1、大家好大家好1Loading 主动安全与被动安全汽车工程知识讲座2报告内容报告内容23 13 341.碰撞事故分析1.碰撞事故分析轿车各个座位的危险系数轿车各个座位的危险系数1.碰撞事故分析1.碰撞事故分析乘员身体各部位受伤分布乘员身体各部位受伤分布 研究研究表明，事故中人体内伤和脑损伤与减速度直接有关，骨折与作表明，事故中人体内伤和脑损伤与减速度直接有关，骨折与作用力有关，组织损伤与剪切应力有关用力有关，组织损伤与剪切应力有关。研究。研究内部内部被动安全性的重要被动安全性的重要内容是内容是降低人体减速度。降低人体减速度。当车速以每小时当车速以每小时40公里的速度行驶发生碰撞时，身体前冲的力量
2、就相公里的速度行驶发生碰撞时，身体前冲的力量就相当于从当于从4层楼上扔下一袋层楼上扔下一袋50公斤重的水泥块。公斤重的水泥块。1.碰撞事故分析在在轿车发生迎面碰撞或碰到固定障碍物上时，前部出现特别大平轿车发生迎面碰撞或碰到固定障碍物上时，前部出现特别大平均减速度均减速度300400g300400g，而向后逐渐降低。其质心位置平均减速度为，而向后逐渐降低。其质心位置平均减速度为4050g 4050g,瞬时值可达瞬时值可达80100g80100g。平均减速度沿车长方向分布平均减速度沿车长方向分布1.碰撞事故分析2.安全车身安全安全车身理念来自车身理念来自“吸能分散吸能分散”（Absorb&Dist
3、ributeAbsorb&Distribute）概念）概念。其提出其提出者和倡导者就是以安全著称的沃尔沃汽车公司。者和倡导者就是以安全著称的沃尔沃汽车公司。当汽车速度超过当汽车速度超过5050公里发生碰撞冲击时，决定汽车的安全因素是车公里发生碰撞冲击时，决定汽车的安全因素是车身结构，而不是车身外板的厚度。身结构，而不是车身外板的厚度。车辆车辆发生碰撞时，车身能有效吸收碰撞能量，并将发生碰撞时，车身能有效吸收碰撞能量，并将其分散至车身各部位结构中，将座舱变形减少到最小程度。其分散至车身各部位结构中，将座舱变形减少到最小程度。3H车身车身GOA车身车身n承载式车身承载式车身是由冲压成型的结构件和大
4、型复盖件组成，由是由冲压成型的结构件和大型复盖件组成，由A A柱、柱、C C柱、柱、B B柱柱和和地板构成了车身结构骨架。地板构成了车身结构骨架。在现代承载式车身结构中，比较有代表性的就是在现代承载式车身结构中，比较有代表性的就是3H3H车身结构和丰田车身结构和丰田GOAGOA车车身结构，身结构，3H3H车身多用于欧美车系设计车身多用于欧美车系设计。2.安全车身2.安全车身 在车身底部、侧面和顶部加在车身底部、侧面和顶部加置一层置一层加强筋加强筋加强车身刚性加强车身刚性，形似三个字母形似三个字母“H”。能保证在车辆发动机前仓和其它部位变形后能保证在车辆发动机前仓和其它部位变形后乘员仓室空间减少
5、变形乘员仓室空间减少变形的的可能，可能，确保乘员的有效生存空间。确保乘员的有效生存空间。3H3H高刚性车身高刚性车身GOAGOA车身车身特点：特点：1、发动机仓高效吸、发动机仓高效吸能设计能设计2、前纵梁直线布置、前纵梁直线布置，穿入下门口，穿入下门口3、中立柱部分强化、中立柱部分强化4、门槛加强筋与后、门槛加强筋与后轮罩直接相连轮罩直接相连5、车门内采用防撞、车门内采用防撞钢梁钢梁2.安全车身2.安全车身 当车体正面受外力冲击达到一定程度，发动机仓结构变形并吸收冲击能。当车体正面受外力冲击达到一定程度，发动机仓结构变形并吸收冲击能。前纵梁和前轮罩前端将逐级溃缩。前纵梁和前轮罩前端将逐级溃缩。
6、前纵梁向下折弯，前纵梁向下折弯，固定在前纵梁上的副车架将带着发动机向下坠落，避免固定在前纵梁上的副车架将带着发动机向下坠落，避免发动机冲入座舱。发动机冲入座舱。GOAGOA发动机仓吸能结构发动机仓吸能结构（CAMRY）2.安全车身正面正面碰撞受力解析碰撞受力解析 纵向碰撞力被分散成三部分：纵向碰撞力被分散成三部分：一部分沿着前纵梁直线纵向向后传递一部分沿着前纵梁直线纵向向后传递一部分传递到门槛上一部分传递到门槛上一部分通过一部分通过A A立柱传递到侧围上加强梁立柱传递到侧围上加强梁GOAGOA高强度高强度的座舱的座舱2.安全车身GOAGOA地板地板纵向受力图纵向受力图2.安全车身 在车架各受在
7、车架各受力节点，采力节点，采用加强件加用加强件加固，提高车固，提高车身强度。身强度。GOAGOA正面正面碰撞受力节点强化碰撞受力节点强化2.安全车身GOAGOA侧面侧面碰撞受力解析碰撞受力解析 中立柱和门槛加强件采用了超高中立柱和门槛加强件采用了超高强度钢板。强度钢板。车顶加强件采用了高强度钢板，车顶加强件采用了高强度钢板，发生侧面碰撞时可避免天窗导轨插发生侧面碰撞时可避免天窗导轨插入车内。入车内。中立柱中立柱内部盒内部盒形加强形加强件结构件结构当车体受到侧碰力时，侧向力分散到：车门内横梁、侧围上横梁，底板横当车体受到侧碰力时，侧向力分散到：车门内横梁、侧围上横梁，底板横梁等，将侧碰能量分散至
8、整个车身。梁等，将侧碰能量分散至整个车身。2.安全车身纵梁、横梁、门槛、纵梁、横梁、门槛、立柱、侧围等各个立柱、侧围等各个受力部位均有不同受力部位均有不同厚度的加强筋！厚度的加强筋！GOAGOA侧面侧面碰撞节点分散受力碰撞节点分散受力2.安全车身GOAGOA车身车身加强结构加强结构中立柱、门槛等主要中立柱、门槛等主要部位加强筋采用部位加强筋采用590590MPaMPa超高强度超高强度钢板！钢板！根据车身受力分析后，根据车身受力分析后，所有受力部位都有不同所有受力部位都有不同程度的相应结构加强件，程度的相应结构加强件，都是采用都是采用440MPa440MPa以上的以上的高强度钢板！高强度钢板！2
9、.安全车身 GOAGOA车身通过合理的结构设计和有效的结构强化，具有“高效吸能车身”和“高强度座舱”，最大限度保证乘员安全！C-NCAPC-NCAP2.安全车身u 决定决定车身的刚度和强度的是结构件及内板，而不是钢板厚度。车身的刚度和强度的是结构件及内板，而不是钢板厚度。u 外板的主要作用是覆盖件，对外板的主要作用是覆盖件，对车身的结构强度和刚度贡献有限车身的结构强度和刚度贡献有限。u 车身轻量化是车身轻量化是现代车身设计的要求，车身钢板厚度以满足其功能要求为现代车身设计的要求，车身钢板厚度以满足其功能要求为前提。前提。外板越厚，其刚性越大，在低速碰撞时刚性车身不易变形，车辆损失小。外板越厚，
10、其刚性越大，在低速碰撞时刚性车身不易变形，车辆损失小。高速高速碰撞时由于高刚性、车身前部不变形而导致整体挤压乘员舱，对车内乘员碰撞时由于高刚性、车身前部不变形而导致整体挤压乘员舱，对车内乘员伤害较大伤害较大。钢板钢板太厚增加了车身自重及太厚增加了车身自重及油耗。油耗。现代现代车身设计大量采用高强度钢板，降低钢板厚度，减轻车身重量。车身设计大量采用高强度钢板，降低钢板厚度，减轻车身重量。吸吸能车身在高速碰撞时能够有效的保护乘员安全，但在低速碰撞时车身前部能车身在高速碰撞时能够有效的保护乘员安全，但在低速碰撞时车身前部易易变形，变形，所以使人有误解所以使人有误解。车身外钢板车身外钢板厚度要求厚度要
11、求2.安全车身发动机盖板和行李箱盖板安全性发动机盖板和行李箱盖板安全性前、后碰撞时前、后盖板要求曲卷！前、后碰撞时前、后盖板要求曲卷！2.安全车身缺点缺点：外板太薄，车辆在加、减速，拐弯和颠簸时，会产生极大噪声外板太薄，车辆在加、减速，拐弯和颠簸时，会产生极大噪声，并使车身变形或散架。，并使车身变形或散架。解决解决：四门二盖增加内衬板，提高车身外板刚性。：四门二盖增加内衬板，提高车身外板刚性。车身的刚度要求：外板不能太薄车身的刚度要求：外板不能太薄2.安全车身几个主要车型外板厚度几个主要车型外板厚度车 厂车型车顶钢板车门外板厚度(mm)种类牌号厚度(mm)种类牌号广汽丰田凯美瑞0.75冷板软钢
12、0.75镀锌板高强钢东风日产天籁0.75冷板软钢0.75镀锌板软钢广汽本田雅阁0.8冷板软钢0.8镀锌板高强钢北京奔驰JSC0.7冷板软钢0.7镀锌板高强钢北京奔驰-戴克C3000.75冷板软钢0.75镀锌板高强钢上海大众帕萨特0.8冷板软钢0.7镀锌板高强钢上海通用凯迪拉克0.7冷板软钢0.7镀锌板软钢神龙汽车凯旋0.8镀锌板软钢0.8镀锌板软钢长安福特福克斯0.65冷板软钢0.7镀锌板软钢2.安全带 一一条高强度的纤维编织带，具有良好的抗拉条高强度的纤维编织带，具有良好的抗拉性、耐磨性、耐水性、耐寒性、耐热性、不退色性、耐磨性、耐水性、耐寒性、耐热性、不退色性和能量性和能量吸收性。吸收性。
13、保护原理保护原理 碰撞碰撞事故发生时，事故发生时，安全带将安全带将乘员乘员“束缚束缚”在在座椅上，乘员的头部、座椅上，乘员的头部、胸部不会向前胸部不会向前撞到撞到方向盘、方向盘、仪表板及仪表板及风挡玻璃风挡玻璃上，上，以免受到以免受到二次碰撞的危险，二次碰撞的危险，同时不同时不被抛离座椅被抛离座椅。事故分析事故分析表明，不使用安全带时，即使的低速碰撞（表明，不使用安全带时，即使的低速碰撞（20km/h）也可能）也可能出现乘员死亡，而如果使用三点式安全带，在出现乘员死亡，而如果使用三点式安全带，在95km/h以下无死亡事故，也没以下无死亡事故，也没有甩出车外的事故有甩出车外的事故。2.安全带安全
14、作用安全作用 无安全带无安全带有安全带有安全带预预紧式安全带紧式安全带2.安全带 预预紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地紧织带，立即将乘员紧紧地“绑绑”在座椅上，在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。预紧式安全带中起主要作用的卷收员的安全。预紧式安全带中起主要作用的卷收器除了器除了普通卷收器的收放织带功能外，还具有普通卷收器的收放织带功能外，还具有当车速发生急剧变化时，能够在当车速发生急剧变化时，
15、能够在0.1s之内加强之内加强对乘员的约束力，因此它还有控制装置和预拉对乘员的约束力，因此它还有控制装置和预拉紧装置。紧装置。预预紧式安全带工作原理紧式安全带工作原理2.安全带 发生发生碰撞时，传感器一旦检测到前方碰撞高于规定值，电力信号即被传送到碰撞时，传感器一旦检测到前方碰撞高于规定值，电力信号即被传送到动力装置的电子点火器，完成预拉紧式安全带的启动。在乘客因碰撞向前方移动动力装置的电子点火器，完成预拉紧式安全带的启动。在乘客因碰撞向前方移动之前，预紧式安全带收紧并保持该状态。使乘客能够牢固地坐在座椅上。安全带之前，预紧式安全带收紧并保持该状态。使乘客能够牢固地坐在座椅上。安全带的拉紧负荷
16、设置在不会伤害乘客的程度的拉紧负荷设置在不会伤害乘客的程度。爆燃式爆燃式当负荷达到预定情况时，拉力限制器启动。当负荷达到预定情况时，拉力限制器启动。3.安全带按按控制控制装置分有两种：装置分有两种：电子式电子式：由电子控制单元（ECU）检测到汽车加速度的不正常变化，经过电脑处理将信号发至卷收器的控制装置，激发预拉紧装置工作，这种预紧式安全带通常与辅助安全气囊组合使用。机械式机械式：由传感器检测到汽车加速度的不正常变化，控制装置激发预拉紧装置工作，这种预紧式安全带可以单独使用。张紧器类型张紧器类型 SRS气囊系统是气囊系统是座椅安全带的辅助座椅安全带的辅助保护装置。在保护装置。在汽车碰撞事故中根
17、据汽车碰撞事故中根据碰撞程度决定是否自动充气膨胀，起到保护乘员、碰撞程度决定是否自动充气膨胀，起到保护乘员、减轻减轻伤害作用的安全保伤害作用的安全保护装置。护装置。3.安全气囊（Supplemental Inflatable Restraint System，简称SRS）驾驶员侧气囊（转向盘气囊）驾驶员侧气囊（转向盘气囊）前排乘员气囊（仪表台气囊）前排乘员气囊（仪表台气囊）侧侧气囊气囊3.安全气囊前气囊启动条件前气囊启动条件3.安全气囊OPDS将根据乘客的身材和坐姿将根据乘客的身材和坐姿决定侧决定侧气囊是否气囊是否打开打开侧气囊启动条件侧气囊启动条件3.安全气囊组成原理组成原理3.安全气囊控制
18、原理控制原理PPD/OPDSOPDS乘员乘员姿态检知系统姿态检知系统3.安全气囊工作时间工作时间3.安全气囊 1.气囊可能在很低的车速时打开。汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时，气囊可能在很低的车速时打开。汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时，乘员和驾驶员系上安全带即可乘员和驾驶员系上安全带即可，如果，如果这时展开气囊反而会造成不必要的浪费，这时展开气囊反而会造成不必要的浪费，甚至还可能因安全气囊的展开加重碰撞伤害。甚至还可能因安全气囊的展开加重碰撞伤害。2.气囊的启动会对乘员造成伤害。安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板，气囊的启动会对乘员造成伤害。安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板，并且在瞬间展开
19、充气并且在瞬间展开充气，以大约以大约300km/h的速度弹出，产生的撞击力约有的速度弹出，产生的撞击力约有180公公斤，很可能对乘员造成冲击；产生的灼热气体也会灼伤乘员和驾驶员斤，很可能对乘员造成冲击；产生的灼热气体也会灼伤乘员和驾驶员。3.当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时，气囊系统的启动不仅起不当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时，气囊系统的启动不仅起不到应有的保护作用，还可能会对乘员造成一定的伤害到应有的保护作用，还可能会对乘员造成一定的伤害。根据美国国家公路安根据美国国家公路安全管理部门的统计数据，安全气囊在碰撞交通事故中每挽救全管理部门的统计数据，安全气囊在碰撞交通事故中每挽救
20、100名乘员生命名乘员生命 的的同时，也因气囊的不适当展开及乘员的不正确乘坐位置和坐姿，不幸导致同时，也因气囊的不适当展开及乘员的不正确乘坐位置和坐姿，不幸导致57名乘员失去了生命。名乘员失去了生命。使用缺陷使用缺陷3.安全气囊 网络化、智能化网络化、智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势势。系统能更好。系统能更好地识别乘客类型，采取不同的保护措施。系统采用重量、地识别乘客类型，采取不同的保护措施。系统采用重量、红外、超声波等传感器来判断乘客与仪表板远近、重量、身高等因素，进红外、超声波等传感器来判断乘客与仪表板远近、重量、身高等因
21、素，进而在碰撞时判断是否点爆气囊、采用而在碰撞时判断是否点爆气囊、采用1级点火还是多级点火、点爆力有多大，级点火还是多级点火、点爆力有多大，并与安全带形成总体控制。通过传感器，气囊系统还可以判断出车辆当前并与安全带形成总体控制。通过传感器，气囊系统还可以判断出车辆当前经历的碰撞形式，是正面碰撞还是角度碰撞，侧面碰撞还是整车的翻滚运经历的碰撞形式，是正面碰撞还是角度碰撞，侧面碰撞还是整车的翻滚运动，以便驱动车身不同位置的气囊，形成对乘客的最佳保护动，以便驱动车身不同位置的气囊，形成对乘客的最佳保护。Safe-By-Wire是专门用于汽车安全气囊系统的总线，是专门用于汽车安全气囊系统的总线，Saf
22、e-By-Wire技术旨在通过综合运用技术旨在通过综合运用多个传感器和控制器来实现安全气囊系统的细微控制。多个传感器和控制器来实现安全气囊系统的细微控制。发展趋势发展趋势 先进先进安全汽车安全汽车技术技术应用应用现代汽车设计、电子控制及现代汽车设计、电子控制及交通交通工程等领工程等领域中的先进理论和方法对汽车在行驶域中的先进理论和方法对汽车在行驶过程中过程中产生的重大安全问题进行诊断产生的重大安全问题进行诊断和控制，和控制，将交通事故发生率将交通事故发生率及事故中人员伤害降到最低限度的高新技术及事故中人员伤害降到最低限度的高新技术。具体而言，有以下具体而言，有以下3 个发展方向：个发展方向：由
23、于由于交通事故的原因越来越复杂和多样化，交通事故的原因越来越复杂和多样化，使得通过使得通过对简单、明显的对简单、明显的危险因素采取措施很难解决问题危险因素采取措施很难解决问题。因此。因此，需要改进对这些措施的基础性研，需要改进对这些措施的基础性研究，在开展人究，在开展人、路、路、车、车3 个基本因素的相关研究之外，更加注重个基本因素的相关研究之外，更加注重3 个因素个因素之之间协调作用的研究工作。由于人的因素较为间协调作用的研究工作。由于人的因素较为复杂，将来复杂，将来的研究在一定时期的研究在一定时期内还会主要集中在车路内还会主要集中在车路协调控制协调控制方面方面。通过。通过车车以及车路通信车
24、车以及车路通信技术技术获取道获取道路环境信息，从而更有效的评估潜在危险路环境信息，从而更有效的评估潜在危险并优化并优化车载安全系统的功能。车载安全系统的功能。智能智能公路是基于目前的汽车安全系统，如车载公路是基于目前的汽车安全系统，如车载导航系统导航系统VICS（vehicle information and communication system）、不停车收费、不停车收费系统系统ETC（electronic toll collection）、车载辅助、车载辅助安全系统安全系统SRS（supplemental restraint system）和先进辅助和先进辅助巡航公路巡航公路系统系统AH
25、S（automated highway system），），与道路基础设施（如路上与道路基础设施（如路上检测检测系统系统、可变信息板、信标、数字地图、光纤网络以及、可变信息板、信标、数字地图、光纤网络以及专用专用短程通信系统等）进行短程通信系统等）进行集成，形成一个开放共用的集成，形成一个开放共用的基础基础平台，将车载装置一元化并实现车路一体化协调，平台，将车载装置一元化并实现车路一体化协调，提供提供多种多样的智能多种多样的智能运输系统运输系统ITS（intelligent transportation system）服务。服务。汽车汽车安全技术的发展离不开各个子系统关键安全技术的发展离不开各个子系统关键技术的技术的突破，因此在未来的一段突破，因此在未来的一段时期内，关键零部件的时期内，关键零部件的研究研究仍然是汽车安全技术的研究重点。例如汽车仍然是汽车安全技术的研究重点。例如汽车稳定性控稳定性控制制中的液压单元、关键传感器技术的突破、被动中的液压单元、关键传感器技术的突破、被动安全安全碰撞中的人体模型等。只有碰撞中的人体模型等。只有在这些基础性技术在这些基础性技术相对成熟相对成熟的技术上，汽车安全技术才会有更加长足的发展。的技术上，汽车安全技术才会有更加长足的发展。Add your company slogan?41
