碰撞安全开发过程

2021年11月27日汽车技术评论2,2291阅读模式

对于从事碰撞安全开发的工程师，特别是整车安全集成的工程师来说，熟悉车辆碰撞安全开发的过程是非常必要，即车辆碰撞安全性能开发分为哪些阶段，每个阶段的任务和目标分别是什么。

01
碰撞安全开发任务和目标
根据公司战略规划的要求，根据项目的总体规划的要求，制定碰撞安全开发的目标和任务，比如车辆要适应哪些市场，欧洲，中东，还是国内等，明确车辆要适应的法规，车辆安全是否有NCAP等星级要求。这些一般由项目给予输入。
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02
碰撞安全开发计划
碰撞安全有了开发目标，那么就应该有详细的开发计划，碰撞安全的开发计划要基于项目开发的主计划进行制定，与车辆的其他模块开发保持协调同步。制定开发需要对碰撞安全整个开发过程非常了解，每个模块开发的时间周期，以及它们之间的逻辑关系要很清楚。
碰撞安全开发过程
碰撞安全开发计划要和项目开发主计划契合，与其他模块的开发保持同步，但计划制定也要切合实际，不能太理想化。比如整车碰撞验证试验，有时候往往不能一蹴而就，要留有一定的优化整改时间。

 

03
法规研究、标杆车研究
研究目标市场的法规，特别对那些偏僻的目标市场，很多时候对其法规不是很熟悉，需要查一些资料，了解其法规，特别要考虑几年后该车辆上市要适应的法规，对法规的研究要有前瞻性。
研究标杆车碰撞安全性能，有条件的话，可以做标杆车相关碰撞试验，进行必要的CAE分析，

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04
碰撞安全目标分解
特别对于有些星级要求的车辆，要进行碰撞安全目标分解，具体到假人的每个部位的得分，这些分解是基于之前对标杆车的研究，也基于对本项目技术可行性研究的结果。
碰撞安全开发过程
分解到安全的每个模块的得分仅是分解到二级目标，对于碰撞安全目标一般需要分解到五级。具体的，要分解到具体的约束系统性能要求，车身结构的要求，比如加速度水平，侵入量要求，结构变形等，进一步目标还要分解到，碰撞安全对整车布置的要求，比如前舱布置，乘员舱空间的要求，比如腿部空间，门护板的空间布置造型等，这些在《车辆乘员保护设计与分析》和《车辆耐撞性设计与分析》书中有详细的讲解，这里不再赘述。

 

05
试验方案计划制定
对于碰撞安全开发来说，试验是安全开发的根本，同时它也占用了项目很大的资源和费用，所以在项目前期要制定详细的试验计划。方案和计划的制定要依据具体的碰撞安全目标来定。重点是要明确试验项目，明确试验需要的资源，以及试验要求等。

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06
碰撞安全设计校核
在前期，整车布置，以及内外饰造型阶段，要进行涉及碰撞安全的校核工作。
对于总布置，前舱的碰撞空间是否满足要求，发罩锁是否影响大腿碰撞，ABS、蓄电池以及真空阻力器的布置位置是否合理。
对于行人保护，需要考察前防撞横梁上泡沫尺寸和布置，发罩下前舱的空间，小腿保护梁的位置，发罩锁的位置，侧参考线的位置，头部碰撞点的位置是否合理等等。
对于乘员保护，校核腿部空间，假人侧碰空间，转向管柱压溃空间行程，PAB的展开区域等校核，这在《车辆乘员保护设计与分析》书中也有非常详细的讲解。
另外如果考虑RCAR的，还需要校核大灯雾灯位置，吸能盒防撞横梁的位置，后背门和发罩前沿的位置等等。
总之，前期的安全设计校核是后期安全性能达标的重要保证，尽量使其满足既定目标要求，如果从造型或布置的角度不能满足要求，那么需要进行评估，必要时准备后期应对方案和措施。
07
碰撞安全CAE分析
CAE仿真分析是碰撞安全性能开发的重要手段，它几乎参与到安全开发的每一个阶段，前期的项目规划研究阶段可以用CAE进行概念性可行性分析研究，进行标杆车分析和对标。在各数据发布阶段使用CAE进行分析，CAE分析结果是各阶段数据冻结重要前提。
碰撞安全开发过程
每个阶段都要评估碰撞安全的每个目标值，是否达到要求。
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在后期的试验验证阶段，依然需要CAE进行跟进对标优化，一方面通过试验来验证CAE分析模型，另一方面通过CAE手段来进行优化，确定改进的方向或方案。
08
法碰撞安全试验验证
试验是碰撞安全开发根本，之前各种分析的结果，最终通过试验来验证。碰撞安全试验较多，但主要分成几个重要的阶段：
摸底试验：该试验通常是工程样车阶段（EP）必须要做的，通过该试验确定之前安全设计的处于什么水平，今后需要进行哪些方面的调整，离目前有多大的差距，该试验在EP阶段越早进行越好，车身结构是需要尽早地冻结，同时摸底试验结果也影响其他试验的展开，比如疲劳耐久等。
约束系统摸底试验：这时车身结构已经冻结，基本采用硬模件，内外饰约束系统等零部件已经到位，可以通过该试验进行车身结构耐撞性能的验证，同时进行约束系统摸底试验。该试验是下阶段约束系统滑台试验的前提。
约束系统滑台试验：车身结构稳定后，可以通过约束系统摸底试验采集车身脉冲，变形等进行约束系统滑台试验，约束系统滑台试验在滑台上进行，主要为了节约试验成本和试验周期。约束系统滑台试验前需要制定试验矩阵，确定约束系统优化的范围、空间、方向等，然后根据试验矩阵进行试验零部件备件。
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ECU标定试验：该试验至少要在“约束系统摸底试验”之后进行，这时有了稳定的车身结构。该试验分成两个阶段：ECU标定数据采集和ECU标定验证。
整车碰撞验证：ECU标定完成，约束系统优化完成，进行最终的碰撞安全验证试验。
另外还有很多其他的碰撞安全试验陆续开展，比如气囊、安全带、转向管柱压溃、座椅滑台试验等
以上仅大致介绍了碰撞安全试验开展的阶段，其实每个碰撞安全试验前后都有大量的工作需要开展，因为碰撞安全属于高成本的试验，一旦遗漏某个环节可能导致某方面性能没有得到验证！《车辆乘员保护设计与分析》书中有详细的介绍。
碰撞安全性能的开发贯穿整个车辆开发的始终，下图可以直观体现出来。
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weinxin
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