錢途，周飛，汪兆亮，李明軍，謝峻順，陳輝，鄭傅馨

（福建省汽車工業(yè)集團云度新能源汽車股份有限公司，福建 莆田 351106）

關鍵字：造型；總布置；車輛安全性能

1 引言

在進行正碰、偏置碰時需要確保乘員生存空間，減小乘員艙變形和對乘員艙的侵入，同時要減小車身減速度，需要在車身結構上進行優(yōu)化設計。

在行人保護方面，汽車對行人的傷害一般包括：a）一次碰撞時由保險杠、前散熱器罩和發(fā)動機罩前端等產(chǎn)生的下肢傷害；b）行人與發(fā)動機罩、擋風玻璃等二次碰撞時的頭部傷害；故需要車身結構設計時應將相關部位的剛度設計較軟，以緩沖對人體的撞擊。

本文主要通過對碰撞安全及行人保護進行整車的外部說明，通過前期的策略控制，為整車節(jié)省開發(fā)費用和時間。

2 碰撞控制策略

主要參考 GB 11551-2003乘用車正面碰撞的乘員保護（GB 11551-2003），C-NCAP 前部正面剛性壁障碰撞試驗方法、C-NCAP 前部偏置碰撞試驗方法。

2.1 機艙布置策略

2.1.1 動力總成布置策略

機艙布置最大的系統(tǒng)為動力總成，即汽油車的發(fā)動機和變速箱，純電動車的電機和變速箱，現(xiàn)在以汽油車的動力總成為例。當車輛發(fā)生碰撞時，碰撞塊通過防撞梁經(jīng)過左右縱梁吸能后，碰撞塊會擠壓動力總成，使動力總成后移，從而侵入駕駛室，減小駕駛員或乘員的生存空間。故為了減小動力總成對駕駛室的侵入，則需要增加機艙左右縱梁的吸能空間，如圖1所示。

圖1 動力總成的布置示意

現(xiàn)以汽油車的動力總成為例，如圖1所示，D1為發(fā)動機前端距離防撞梁前端的距離，d1位變速箱距離防撞梁前端的距離，D2位發(fā)動機后端距離前圍板距離 ，機艙可潰縮整體變形空間為D1+D2，根據(jù)較多五星級車型的布置經(jīng)驗，建議D1+D2≥500mm進行控制。

2.1.2 蓄電池與保險盒的布置策略

對于汽油車，真空助力泵的位置受限于制動踏板的布置較為固定，一般位于駕駛員前方部位，但蓄電池、保險盒可以根據(jù)前艙的空間進行較大的位置調整，同時，蓄電池的外形尺寸較大，同時剛度較大，即自身不易變形，重量較大。當發(fā)生碰撞時，由于蓄電池的滑移會導致對周邊件造成損壞。

圖2 蓄電池和保險盒不推薦布置方案

a）如果蓄電池與保險盒同時布置在機艙內(nèi)，則蓄電池與保險盒的布置要盡量避免圖 2所示前后重疊不推薦布置效果，而應盡量采用圖3所示平行排布的推薦布置效果；避免蓄電池X向移動后對保險盒造成傷害，從而影響整車電安全。

b）蓄電池盡量不要布置在真空助力泵正前方距離較近位置，以避免在碰撞過程中蓄電池撞擊真空助力泵，增大制動踏板侵入位移量。

圖3 蓄電池和保險盒推薦布置方案

2.1.3 ESP 的布置策略

ESP 單元布置時，應充分考慮與真空助力泵的位置關系及距離，位置不要正對真空助力泵，避免在碰撞過程中，ESP單元撞擊真空助力泵，增大制動踏板位移侵入量。

2.2 車輛前后端造型相關尺寸

2.2.1 前端造型布置策略

前大燈距地高度是否大于555mm，以避免在防撞梁動態(tài)測試中，壁障直接撞擊前大燈；前機艙蓋距地高度是否大于755mm，以避免在防撞梁動態(tài)測試中，機艙蓋直接由壁障造成損壞；若前機艙蓋距地高度小于755mm，機艙蓋前沿距前保距離是否大于75mm（推薦）。

2.2.2 后端造型布置策略

后尾燈距地高度是否大于705mm，以避免在低速碰撞測試中，后尾燈造成損壞；后背門距地面高度是否大于705mm，以避免在防撞梁動態(tài)測試中，后背門直接由壁障造成損壞；若后背門距地高度小于705mm，則后背門距離后保是否大于75mm。

3 行人保護控制策略

參考法規(guī)GB/T 24550-2009《汽車對行人的碰撞保護》，分別對行人保護的腿部碰撞進行前期策略控制及頭部碰撞區(qū)域進行控制。

3.1 前保的控制策略

保證前保險杠與前防撞梁間的 X向有效間隙大于 80 mm。

3.2 機蓋設計策略

機蓋設計策略主要從行人保護頭部碰撞的角度上考慮。即車輛碰撞到行人時，頭部會撞擊機蓋，通過機蓋的變形緩沖機艙使頭部傷害值降低。故要求機蓋或周邊件變形空間較大，同時碰撞時頭部接觸物較軟。

3.2.1 機蓋外板設計策略

鋼板材料厚度不大于0.7mm，保證鋼板容易變形，實現(xiàn)頭部接觸物較軟的策略。保證機罩后沿參照線畫在機罩上（即要求 Φ165mm 球在始終與風擋接觸的條件下滾過機罩后沿時與車身的另一接觸點在機罩上）。[1]

3.1.2 機蓋內(nèi)版設計策略

鋼板材料厚度不大于0.7mm，保證鋼板容易變形，實現(xiàn)頭部接觸物較軟的策略。機罩周邊區(qū)域機罩內(nèi)板到機艙內(nèi)硬點Z 向間距應不小于80mm（特殊區(qū)域需進行分析確認，如大燈區(qū)域、通風蓋板區(qū)域等），保證頭部碰撞時有足夠的碰撞變形空間，如圖4所示。

圖4 機罩內(nèi)部空間示意

機罩內(nèi)板局部剛度大的位置開一定數(shù)量的弱化孔，這些弱化孔可同時作為機艙隔熱墊插接孔。[2]保證頭部碰撞物剛度較弱，容易變形，如圖5所示。

圖5 機罩內(nèi)部弱化策略示意

3.2.3 機蓋鉸鏈設計策略

機罩鉸鏈作為機蓋不可缺少的一部分，同時為了承載機蓋的重量和維持機蓋的運動，設計時需要剛度較大，強度較大，會對行人頭部碰撞不利，故安裝座位置應盡量后移遠離頭部碰撞區(qū)域。

有些車型受限于機罩尺寸限制，機罩鉸鏈只能布置在頭部碰撞區(qū)域，則可以在結構上弱化鉸鏈安裝座剛度，如采用折彎、開孔等方式，使鉸鏈受頭部撞擊時容易變形，從而降低行人的頭部的傷害值。鉸鏈與機罩固定時，采用凸焊螺栓，即可以增加鉸鏈與機罩外板的空間，如圖6所示。

圖6 機蓋鉸鏈弱化設計策略

3.2.4 機蓋鎖的設計策略

機蓋鎖的位于頭部碰撞區(qū)域，為了滿足鎖體的安裝需求，一般設計時會對機蓋所有一定的剛度需求，從而對人體頭部碰撞不利；故在滿足鎖體安裝需求時，可使機罩鎖安裝板設計可壓潰結構，弱化結構剛度，鎖體安裝板與機罩內(nèi)板通過膠體連接，頭部碰撞到該區(qū)域時，綠色鎖體安裝板與機蓋內(nèi)板自動脫落，從而避免鎖體對頭部造成傷害，并考慮到鎖體的安裝結構，建議安裝板的厚度不大于0.8mm。

水箱橫梁及前部空間允許情況下，可考慮多機罩鎖方式，以降低單機罩鎖周邊安裝剛度，從而達到弱化頭部碰撞物的需要，通過左右各一個鎖體取代中間鎖體。

3.3 翼子板設計策略

若機罩側沿參照線畫在翼子板上（圖中綠色線為機罩側沿參照線，做法參考 GB/T 24550-2009《汽車對行人的碰撞保護》），建議機罩側參照線拐點X 向不超過機罩后沿，避讓法規(guī)要求的碰撞區(qū)域。如下圖7所示。

圖7 翼子板后端布置示意說明

圖8 翼子板的設計策略示意

翼子板本身剛度盡量低，建議鋼板厚度不大于0.7mm。采用可壓潰式翼子板安裝支架，且翼子板翻邊下方留有足夠變形空間，至少60mm。如下圖8所示，翼子板下方有較大的空間，同時翼子板的厚度為0.7mm，頭部碰撞時容易變形，同時變形空間較大。

3.4 前大燈的控制策略

前大燈本體剛度較大，若頭部與之接觸，會有較大的傷害值，故在前期設計時，盡量保證前大燈與頭部不直接接觸，如將前大燈盡量隱藏在機罩下面，避免機罩前沿參照線畫在大燈上（圖9中綠色線為機罩前沿參照線）。

圖9 前大燈的布置策略

圖10 前大燈的安裝點弱化示意

前大燈后方預留機罩潰縮變形空間，即保證前大燈與機罩之間的間隙盡量大，同時考慮安裝點弱化，即當頭部撞擊到前大燈時，由于安裝點較弱則會斷裂，導致前大燈碰撞下移，從而達到前大燈容易變形的需要，降低了頭部傷害值，如圖10所示。

3.5 其他系統(tǒng)的控制策略

3.5.1 雨刮螺柱控制策略

雨刮螺柱剛度較大，不易變形，同時在頭部碰撞區(qū)域之內(nèi)，故布置時對頭部碰撞的風險較大，一般建議將雨刮螺柱隱藏在機罩下方同時保證雨刮螺柱與機罩留有一定的間隙，保證頭部碰撞到機罩時有一定的變形空間，如果無法隱藏則建議采用壓潰式結構。當頭部碰撞到雨刮螺柱時，雨刮螺柱自動潰縮，達到了螺柱變形的需求，從而降低頭部碰撞的傷害值。

3.5.2 通風蓋板的控制策略

通風蓋板建議隱藏在機罩下方，調整通風蓋板及風擋膠條的 Z 向高度，確保機罩后沿參照線畫在機罩上。如圖 11所示。參考法規(guī)GB/T 24550-2009《汽車對行人的碰撞保護》，通風蓋板的密封膠條固定形式采用卡扣式或橫式卡槽。若采用圖12示意的右圖，則會導致通風蓋板與引擎蓋的變形空間減小，從而增加了頭部碰撞的傷害值。

圖11 通風蓋板策略

圖12 通風蓋板密封條

4 結束語

在造型、總布置及詳細設計階段，分別從車身系統(tǒng)、外飾系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、動力及底盤系統(tǒng)五個方面對涉及到影響車輛安全性能的系統(tǒng)提出要求，從而指導設計人員進行造型、總布置及詳細設計工作，更好進行前期規(guī)劃控制。[3]本文重點探討的是整車駕駛室外部布置的安全性前期控制策略，其更側重的是對整車正碰、偏置碰時需要確保乘員安全設計要求的生存空間，而實際整車安全需要考慮的方面較為廣泛，后期將結合實際工作展開進一步的研究。[4]