難度很高的碰撞測試 車企是如何通過的?

這頁看著枯燥，其實(shí)很重要！

年前關(guān)于帕薩特（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）25%偏置碰撞的視頻，全網(wǎng)屏蔽。和你一樣，我當(dāng)時(shí)也看了碰撞視頻?？梢哉f，銷量再好，也掩蓋不了帕薩特客艙變形的事實(shí)。網(wǎng)友紛紛指責(zé)帕薩特偷工減料，然后沃爾沃S60（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策） 25%偏置碰撞的出色表現(xiàn)更像是火上澆油，讓熟悉40%偏置碰撞的網(wǎng)友再次興奮起來。其實(shí)這種小偏置碰撞早就被車企研究過了，不同的車企有各自共同或獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)。在本期中，

一、為什么要做小偏置碰撞測試？

目前，我們所有的碰撞測試都是從車禍中吸取的教訓(xùn)。根據(jù)美國IIHS的數(shù)據(jù)，正面碰撞的概率很高，美國約22%，英國約27%。

在正面碰撞中，小角度碰撞約占總數(shù)的三分之一，最重要的是小偏置碰撞非常容易造成乘員艙變形，尤其是腿部和腳部受傷，因此小偏置車輛的測試迫在眉睫。

2.25%偏置碰撞的秘訣是什么？

雖然都是偏置碰撞，但是25%的偏置碰撞和40%的偏置碰撞有很大區(qū)別。在40%偏置碰撞中，碰撞能量主要通過底盤一側(cè)的縱梁，以及前縱梁和副車架傳遞。一般來說，傳遞能量的路線還是有很多的，同時(shí)又能有效吸收能量。目前大部分車企在這個(gè)碰撞項(xiàng)目上都能獲得不錯(cuò)的成績。

之后，因?yàn)槟芰總鬟f路線不同，我們來看看25%偏置碰撞對約束系統(tǒng)的布置是否也有影響。約束布置一般考慮碰撞瞬間安全帶與氣囊的匹配，本次匹配將在專業(yè)領(lǐng)域引入車輛B柱減速波形的概念。這個(gè)概念我就不多解釋了。只要知道，從碰撞到靜止的過程越快，減速越大。那么正面碰撞中，100%正面碰撞和40%偏置碰撞都比較快，所以減速會很大。

上圖可能太晦澀，只要知道小偏置碰撞約束系統(tǒng)的布置不需要額外改動(dòng)，40%偏置碰撞約束系統(tǒng)的布置就能滿足小偏置碰撞的要求。

其次，這是最重要的一點(diǎn)。小偏置碰撞中，由于碰撞時(shí)碰撞點(diǎn)在底盤縱梁外側(cè)，作為主要吸能結(jié)構(gòu)的縱梁不起作用，大量能量被上部縱梁吸收傳導(dǎo)。因此，當(dāng)前結(jié)構(gòu)整體吸能不足時(shí)，客艙會承受較大的壓力，如果客艙材料不好，會因受力較大而變形。

3.從碰撞后車身的位置，我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象。

在觀察碰撞的過程中，我還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象。碰撞停止后，車輛通常有兩個(gè)位置。一種是車頭向前，但繼續(xù)向前滑行，最后停在剛性避障前方；第二種是碰撞后幾乎立即停止，發(fā)生橫向位移。最后，碰撞車輛與剛性避障成90度角。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

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這種現(xiàn)象有什么原因嗎？也許下面的模型可以很好地說明這一點(diǎn)。讓我們假設(shè)一個(gè)簡化的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。當(dāng)兩輛完全相同的汽車以64公里/小時(shí)的小偏距發(fā)生碰撞時(shí)，一輛汽車在碰撞后會繼續(xù)向前滑動(dòng)，另一輛汽車在碰撞后會停止，此時(shí)，在力的作用下會發(fā)生橫向運(yùn)動(dòng)。兩車碰撞的減速度明顯不同?；熊嚨臏p速度明顯比停下車的減速度小很多。如果減速度小，最終的沖擊載荷就會小。所以單從減速度和碰撞載荷來說，滑行車對乘員艙造成的傷害會比較小。如果考慮到其他方向運(yùn)動(dòng)造成的能量消耗，碰撞后車輛繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，多余的動(dòng)能也會被分散。

當(dāng)然，以上只是簡單的分析。根據(jù)美國國家碰撞分析中心的數(shù)據(jù)，他們對碰撞的停止位置進(jìn)行了相關(guān)研究，將沃爾沃在碰撞后的前向運(yùn)動(dòng)和碰撞后的前向運(yùn)動(dòng)歸因于車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異。沃爾沃的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在碰撞過程中一邊“彈開”一邊塌陷吸收能量，而其他情況則更傾向于傳統(tǒng)的能量吸收和能量傳遞。

如果車輪撞飛了，說明是優(yōu)秀的

第四，拋開外觀，車身前部結(jié)構(gòu)才是最終因素。

所以，當(dāng)我們拋開現(xiàn)象，最終回到問題本身:車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

提示:在車身設(shè)計(jì)中，環(huán)形結(jié)構(gòu)是一種技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)思路，通常包括安全環(huán)、吸能環(huán)和耐久環(huán)。我們常說a柱和B柱屬于前門環(huán)范疇，屬于安全環(huán)。汽車前部的兩個(gè)縱臂和前防撞梁組成的環(huán)是吸能環(huán)的重要組成部分。前后窗外側(cè)的環(huán)形結(jié)構(gòu)一般屬于耐用環(huán)。

在2021年IIHS第一次25%偏差測試中，通過測試的兩款車，沃爾沃S60和謳歌TL（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策），都有這種設(shè)計(jì)。后來，美國和歐洲的碰撞分析中心認(rèn)識到這種設(shè)計(jì)在小偏置碰撞中的重要作用。

當(dāng)時(shí)測試的奧迪A4和寶馬3系（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策），并沒有將上縱梁與底盤縱梁進(jìn)行圓形結(jié)合，而是相對獨(dú)立的傳動(dòng)路徑，因此向客廂傳遞了較大的力，導(dǎo)致客廂變形。同時(shí)，由于受力過大，對整車質(zhì)心產(chǎn)生了巨大的扭矩，這也是造成車輛橫向旋轉(zhuǎn)的主要原因。

除了霰彈槍環(huán)的設(shè)計(jì)，第二點(diǎn)來自于副車架的優(yōu)化。沃爾沃汽車在小偏置碰撞時(shí)，碰撞側(cè)車輪經(jīng)常脫落。這種現(xiàn)象是通過副車架和懸架控制臂的特殊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。

以上分析都是圍繞車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，并不代表車身材質(zhì)不重要，兩者缺一不可，但結(jié)構(gòu)的分析相對更清晰。在材料方面，使用強(qiáng)度更高的鋼材是提高碰撞性能的必然因素，所以有了合理的能量傳遞路線，我們最終才能獲得優(yōu)秀的乘員保護(hù)能力。

目前使用霰彈槍-圓環(huán)結(jié)構(gòu)的車輛越來越多，例如SAIC的榮威RX5 MAX就是一個(gè)典型的例子。采用霰彈槍-圓環(huán)結(jié)構(gòu)的車輛在25%偏置碰撞中也取得了不錯(cuò)的成績，此外還有謳歌、現(xiàn)代等。

5.不同車企的對策是什么？

在最后一部分，讓我們來看看除了沃爾沃的吸能環(huán)設(shè)計(jì)之外的其他獨(dú)特車身設(shè)計(jì)。

1)本田ACE車身結(jié)構(gòu)

先來看看本田的小偏置碰撞測試。在IIHS測試中，雅閣（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）和思域（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）都取得了不錯(cuò)的成績。然而撞車后，車并沒有大幅度打滑，而是掉頭了，這是我們原本講的兩個(gè)現(xiàn)象中的第二個(gè)。我們認(rèn)為結(jié)果可能不太好。不過從測試結(jié)果來看，本田的表現(xiàn)還是非常不錯(cuò)的，這與ACE的車身結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。

那為什么霰彈槍環(huán)結(jié)構(gòu)也設(shè)計(jì)了，卻沒有像沃爾沃車型那樣前進(jìn)？本質(zhì)原因是本田ACE的霰彈槍環(huán)結(jié)構(gòu)的連接形式。

因此，對于ACE車身來說，小偏置碰撞時(shí)，由于前車身設(shè)計(jì)，汽車會橫向移動(dòng)，同時(shí)上縱梁和下縱梁也可以吸收和分散能量，從而保護(hù)乘客的安全。相比較而言，沃爾沃的想法有點(diǎn)類似，就是在小偏置碰撞中“彈起”車身，同時(shí)讓客廂門檻梁與剛性避障進(jìn)行二次接觸碰撞，會對客廂側(cè)欄提出很高的要求。

2)奔馳、寶馬等車企前保險(xiǎn)杠的加強(qiáng)和延伸結(jié)構(gòu)。

加長駕駛員保險(xiǎn)杠，采用特殊結(jié)構(gòu)改善25%偏置碰撞的結(jié)果，也是很多車企選擇的方案。與沃爾沃和本田的ACE車身相比，該方案的技術(shù)要求相對較低，成本控制較好。

一般在保險(xiǎn)杠側(cè)面設(shè)計(jì)一個(gè)橫向位移導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，碰撞后可以將車輛推開。一般來說，這種情況下可以獲得良好的乘客艙性能。歐洲動(dòng)力測試中心曾經(jīng)對其進(jìn)行過單獨(dú)測試，發(fā)現(xiàn)響應(yīng)測試效果確實(shí)不錯(cuò)。奔馳C級（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）、寶馬3系、福特福克斯（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）都采用了這種設(shè)計(jì)來應(yīng)對IIHS的小偏置碰撞測試，但隨著時(shí)間的發(fā)展，這些車企也開始將其與霰彈槍-圓環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。

3)斯巴魯環(huán)體設(shè)計(jì)

除了沃爾沃，還有一個(gè)品牌在IIHS測試中始終名列前茅，那就是斯巴魯，斯巴魯SGP平臺的車身設(shè)計(jì)精髓就是圓形車身設(shè)計(jì)。

4)豐田TNGA架構(gòu)的霰彈槍環(huán)結(jié)構(gòu)

豐田TNGA結(jié)構(gòu)采用了非常明顯的霰彈槍環(huán)結(jié)構(gòu)，同時(shí)做了改進(jìn)，比如將上縱梁延伸到縱梁和前保險(xiǎn)杠，形成了出色的能量分配線。

這可以彌補(bǔ)車身整個(gè)前部結(jié)構(gòu)吸能不足的缺陷，同時(shí)可以避免乘員艙在變形過程中承受較大的縱向載荷。是一個(gè)優(yōu)秀的車身設(shè)計(jì)方案，新凱美瑞（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）的碰撞結(jié)果也可以證實(shí)這一點(diǎn)。

編輯總結(jié):通過這篇文章，我們對小偏置碰撞的各個(gè)方面都有了詳細(xì)的了解，尤其是車身前端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。每種方案其實(shí)都有自己的優(yōu)勢和問題，是不同車企在衡量成本和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后綜合出來的。當(dāng)然，作為消費(fèi)者，詳細(xì)了解不同品牌的車型結(jié)構(gòu)，有助于我們更準(zhǔn)確地選擇適合自己的車型。另一方面，隨著技術(shù)的迭代，小偏置碰撞也不難達(dá)到好的效果，就看車企是否對司機(jī)負(fù)責(zé)了。