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      1. 如何實現安全平權?解讀理想L8車身被動安全

        2023-05-07 23:17:58 作者:陳啟貞

          【太平洋汽車 技術頻道】4月底,中保研公布了最新一批車型碰撞測試成績,其中理想L8的表現相當突出,除了耐撞性與維修經濟性得到了M(一般)外,車內乘員安全、車外行人安全以及車輛輔助安全均得到了G(優秀)的評級,尤其是乘員側25%偏置碰撞測試(選做)中也拿到了G的評級。理想L8詢底價|查參配)究竟在車身結構的設計以及用料方面,到底有哪些過人之處?帶著這些疑問,我參加了“理想汽車安全日”活動,或許能找到答案。

          活動現場,理想汽車研發副總裁湯靖的一句話讓我印象深刻,“我們用更高的安全標準打造了理想堡壘安全車身,也將其應用在全系每一輛車型上,真正實現安全技術平權,讓每個用戶家庭、車上每個位置的家庭成員都享受到360°的全方位守護。”

          按筆者理解,這里提到的“安全平權”其實有兩層意思,一是高低配車型的被動安全一致性,二是車型上每個位置的安全都給予足夠的重視。這次中保研碰撞測試的項目里,理想L8主動選做乘員側25%偏置碰撞測試也從側面說明了這一點。

         
        車內乘員安全指數項目獲全優(G)

          開始車身解讀之前,我們先來簡單回顧一下成績吧,也就是大家比較關注的車內乘員安全指數的項目,其中就包括了兩側的正面25%偏置碰撞(主駕駛側為必做,副駕乘員側為選做)、側面碰撞、車頂強度以及座椅/頭枕幾大分類,理想L8獲得全優(G)的成績表現。

          從中保研官方的圖片可以看到,無論是駕駛側還是乘員側的正面25%偏置碰撞測試中,雖然車頭看起來損毀比較明顯,但是乘員艙的完整性都保持相當好,無論是A柱、A柱下立柱,還是門檻梁,都沒有出現明顯的變形。

          這從側面也說明了,車體在面對強大的碰撞力時,得到了有效的傳導與分解,堅固的籠式車身保證了乘員艙不受入侵,中保研的數據顯示乘員艙上部與下部的入侵量都在優秀范圍內,車內假人的傷害評級以及約束也都獲得了優秀的評級。

          而在側面碰撞測試中,在車輛結構、駕駛員防護、乘員防護幾大項目里,同樣取得全優的成績。其中有一項數據值得一提的是:B柱距駕駛員中心線之間的距離為29cm。這是什么概念呢?優秀線為12cm,一般全優的車型大概在20cm左右,而理想L8的“29cm”是中保研測試車型中最高的。

         
        堡壘安全車身是怎樣的?

          車身的結構設計及用料,很大程度上決定了車輛的被動安全性。面對不同位置的碰撞應該采用怎樣的結構?不同強度的鋼材應該用在什么地方?這是一個系統而且復雜的工程,并不是簡單直接的,所有地方都不惜成本用上最高強度的鋼材,而是需要設計吸能區來吸收碰撞的能量。因為如果在碰撞中車輛不吸能,那車里的駕乘人員受到的傷害就大了。那理想L8的車身結構有哪些特點呢?

          理想汽車將自家的車身安全設計稱為“堡壘安全車身”,以理想L8的白車身為例,高強度鋼占比達到75%以上,其中硼鋼(熱成型鋼)占比達到28.9%。不同強度的鋼材在車身的分布位置有所不同,從現場的白車身的顏色標注可以清晰看到,基本強度高的鋼材都用在了乘員艙,包括A柱、B柱、C柱、門檻和車門防撞梁等關鍵部分,組成一個籠式結構,這樣最大限度保證整個乘員艙的完整性。

          看到這里,可能大家對于不同鋼材的強度沒什么概念,高強度鋼、熱成型鋼的強度到底有多硬?差別有多大呢?這里引用工程師分享的舉例,相信大家就比較清晰了。比如紅色的熱成型鋼,它的屈服強度高達1500MPa,相當于每平方厘米約能承受15噸的重量;黃色為超高強度鋼,每平方厘米能夠承受約10噸;灰色是高強度鋼,每平方厘米承重約5噸。

         
        正面碰撞車身是如何吸能的?

          我們先來看一下車頭的部分,碰撞力的傳導有三條路徑,一條是從上邊梁到A柱,另一條是從主縱梁到A柱地板縱梁,第三條是從副車架到地板縱梁。其中主縱梁這條路徑是車頭主要的碰撞力傳導路徑。同時可以看到,從碰撞力傳導的方向,鋼材的強度越來越高。前面強度不高的鋼材部分我們稱為吸能區,在碰撞時變形吸收能量,才能減少巨大的沖擊力直接傳遞到駕乘艙。

          面對大重疊度的正面碰撞時,由于上、中、下三條力傳導路徑都能參與吸能及分散碰撞力,基本傳遞到乘員艙的力量會比較小,所以在碰撞測試當中,100%重疊的正面碰撞測試項目里,絕大部分車型都能拿到好的成績。

          但現實生活的事故當中,小范圍的偏置碰撞更為常見,而且最容易發生更嚴重的事故。為什么這么說呢?因為小范圍偏置碰撞中,比如中保研的25%偏置碰撞,碰撞力是直接繞開了主縱梁的位置,這樣一來上邊梁、門檻梁、A柱就會受到更大的撞擊力,如果強度不夠,就會出現A柱彎折、防火墻入侵量過大的情況,那么駕乘人員就會受到嚴重的傷害。

          可以看到,理想L8的車架針對車頭小范圍偏置碰撞做出了結構的優化,上邊梁延伸與縱梁形成一個閉環結構,這樣偏置碰撞發生時,通過這種閉環結構可以將部分撞擊力分散到主縱梁上。

          如果你經常關注小范圍偏置碰撞測試的話,相信你會留意到兩種不同的場景。一種是,車輪死死地擠向防火墻,幾乎吸收了全部的撞擊力,但車輛也基本停了下來。另一種是,碰撞側車輪被擠向一側與車身分離,車輛則會發生一定的偏移,繼續以一定的速度前行,這種車體受到的撞擊力會相對較弱一些,就是我們常說的“丟輪保命”。這樣丟掉車輪不會出現車輪侵入乘員艙的情況,對于雙側腳部鋼材的用料就可以不用那么強的,可以降低一部分成本,有點應試教育的味道了。

          對此,理想的工程師們還是選擇了第一種情況,通過加強這個部位的鋼材強度,直面撞擊力。原因有二,其一實際碰撞中,不一定就剛好是25%偏置,萬一偏置角度變化導致沒法丟輪保命,無疑增加了乘員受傷的風險。其二是,碰撞過程中,車輛繼續前行的話容易造車二次事故,這時氣囊已經打開過一次了,受傷的風險可想而知。

          回到白車身上,可以看到在輪拱處分別設置了兩個鋁合金的吸能盒,乘員艙兩側腳部的區域,也采用了兩塊高強度的熱成型鋼進行加強,最大限度降低該區域被入侵的風險。

          說起25%偏置碰撞,再稍微展開說幾句。中保研碰撞測試中,主駕駛員側的25%偏置碰撞是必做項,但副駕駛乘員側,是作為選做項,所以我們看到很多車型都只有主駕駛員側的25%偏置碰撞成績。

          只要不是必做項,就有存在應試作弊的可能,即只加強主駕駛側的鋼材強度,這點在美國的IIHS碰撞測試就有過案例,就不做展開了。如果兩側都進行偏置碰撞測試,成本無疑會增加不少,能否隨機抽取一側進行測試,這樣是否能一定程度避免應試教育?

          畢竟現實生活中,可不是只發生駕駛側的小范圍偏置碰撞,那副駕乘客的安全就不顧了嗎?TA們往往是你最重要的人!就像理想汽車研發副總裁湯靖現場說的,他們當時在思考副駕駛的測試不是必考項,能否忽略掉,畢竟重新設計和標定需要大量的時間和成本。但在和CEO李想溝通后,李想反問了他們一個十分嚴肅的問題:“你們這么不喜歡自己的太太嗎?”

          說到這,可能很多人覺得不就是把一側的設計和用料復制到另一邊嗎?多了一點點鋼材的錢罷了。其實不然,按照現場工程師的說法,為了保證兩側都實現同樣的安全性,投入的時間和成本都是巨大的。以理想L8為例,副駕駛側有拖車鉤,碰撞時變形不一致。而且副駕的氣囊形狀、大小、位置都和主駕駛不同。另外由于増程器的橫向放置,兩側的重量也有區別,這就導致在結構設計與測試標定都要投入更多的精力和財力。為此,理想汽車還自研了25%偏置碰撞試驗的子系統,以此提高標定測試的效率。

         
        側面碰撞車身是如何吸能的?

          相比正面碰撞來說,側面碰撞其實是更危險,對車身強度的要求更高,以為側面碰撞沒有足夠的緩沖空間。據海外的數據統計,車身側面碰撞造成的死亡率占車禍死亡總人數的四分之一左右,足以說明側面碰撞的危險性。

          從L8的白車身可以看到,兩側的門檻梁與A、B、C柱以及上下的橫梁組成了一個籠式結構,當受到側面碰撞時,通過堅固的A、B、C柱與前后車門防撞梁形成一個面,同時將撞擊力通過上下多道橫梁分散出去。

          實際測試結果前面也提到過,以全優的成績通過測試。當然除了車體的完整不受過度入侵外,安全帶安全氣囊則是第二道防線。理想L8前后排都配備了座椅側氣囊,還有覆蓋一二三排的頭部氣簾,這樣在發生側面碰撞時,更好地保護乘員的安全,這里也建議大家買車多關注新車的氣囊數量。

          針對新能源車,尤其是純電動車來說,側面碰撞帶來的另一個安全隱患就是電池的安全。因為沒有足夠的緩沖區,電池在碰撞中受到擠壓就容易發生起火。從結構圖來看,由于是增程式車型,電池容量不算大,車側兩邊還是預留了足夠大的緩沖空間,而且融入多道吸能的設計。

         
        發生追尾車身又是如何吸能的?

          尾部的碰撞更多是發生在追尾的場景,對于那些六/七座的車型來說尤為重要,畢竟還有第三排乘客。實際上,現在國內碰撞測試機構并未這部分的場景納入安全測試。所以對于不同車型的尾部碰撞安全性如何,并不太好直觀去對比評價。

          不過在理想汽車看來,第三排乘客的安全和前兩排同樣重要。從現場車架來看,可以看到L8配備了覆蓋率較大的鋁合金后防撞梁,并配備吸能盒,向里延伸的是兩根較為粗壯的后地板縱梁。另外在尾箱門兩側以及后備箱地板都布置了多條高強度鋼的加強梁,進一步提升尾部的整體剛性。

          雖然測試機構不“考試”,據工程師介紹,理想在車型開發時就引入了全場景的追尾碰撞測試,包括50km/h 30°尾部角度碰撞、88km/h 70%重疊尾部碰撞等極嚴苛的工況,確保車身在多種不同的追尾情況下依然可以守護第三排乘客的安全。

         
        發生翻滾事故,如何保證安全?

          最后就是整體車架的剛性,因為這直接關乎到車輛在發生翻滾事故時,能否有效抵御翻滾工況對車輛的巨大沖擊而受到過分擠壓變形,從而保證車內乘員有足夠的生存空間。

          據官方介紹,理想L8的車身上,A、B、C、D柱和頂蓋橫梁大量采用了熱成型鋼材料。同時,較大關鍵斷面尺寸和環式傳力路徑也能有效分散、吸收了頂部抗壓載荷,賦予車體更強大的抗變形能力。理想L8的車身扭轉剛度為30938Nm/deg,中保研的車頂和A柱結構最大能夠承受114501N的載荷,作為參考,寶馬X5L的為109144N。

          另外,除了模擬翻滾工況的頂壓測試,理想汽車也將多項翻滾試驗直接納入標準開發流程,真實驗證理想堡壘安全車身™在翻滾事故中對車內乘員的保護。溝通會上工程師提到,大多數車輛都不會在翻滾時點爆氣囊,但理想L8通過特殊的標定實現了點爆,而且還能在點爆后保壓6秒左右的時間,進一步保證了乘員安全。

         
        總結:

          理想汽車研發副總裁湯靖表示,“在安全研發領域,我們不是只做‘應試教育’,而是在每一個環節追求極致。”可以看到,理想汽車在車身被動安全方面,把車上每個位置的成員安全都認真對待,比如不是必考的乘員側25%偏置碰撞、全場景的追尾碰撞測試、以及翻滾測試等等,都不遺余力投入大量的精力和成本,出發點并不只是為了應付“考試”,而是真正關注車上每位乘客的安全。對于中保研公布的成績單,讓我想起一句話,“同樣是拿到100分,有的人是能力只能拿到100分,而有的人則是試卷滿分只有100分”,真正的上限是不一樣的。(文/:太平洋汽車 陳啟貞)

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          陳啟貞 副主編

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