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1、Loading ,主动安全与被动安全,汽车工程知识讲座,报告内容,2022/12/24,http:/,2,2022/12/24,http:/,3,二、被动安全,1. 碰撞事故分析,2022/12/24,http:/,4,二、被动安全,1. 碰撞事故分析,轿车各个座位的危险系数,2022/12/24,http:/,5,二、被动安全,1. 碰撞事故分析,2022/12/24,http:/,6,二、被动安全,1. 碰撞事故分析,乘员身体各部位受伤分布,研究表明，事故中人体内伤和脑损伤与减速度直接有关，骨折与作用力有关，组织损伤与剪切应力有关。研究内部被动安全性的重要内容是降低人体减速度。,2022/
2、12/24,http:/,7,不同车速碰撞冲击力,当车速以每小时40公里的速度行驶发生碰撞时，身体前冲的力量就相当于从4层楼上扔下一袋50公斤重的水泥块。,车速50公里/小时，相当于将车从4楼开下来的冲击力。 车速100公里/小时的冲击力，相当于将车从12层高的楼顶坠落。,二、被动安全,1. 碰撞事故分析,2022/12/24,http:/,8,二、被动安全,在轿车发生迎面碰撞或碰到固定障碍物上时，前部出现特别大平均减速度300400g，而向后逐渐降低。其质心位置平均减速度为4050g ,瞬时值可达80100g。,平均减速度沿车长方向分布,1. 碰撞事故分析,2022/12/24,http:/
3、,9,二、被动安全,2. 安全车身,安全车身理念来自“吸能分散”（Absorb & Distribute）概念。其提出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50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。,安全车身结构车辆发生碰撞时，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。,2022/12/24,http:/,10,3H车身,GOA车身,承载式车身是由冲压成型的结构件和大型复盖件组成，由A柱、C柱、B柱和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3H车身结构和丰田GOA车身结构，3H车
4、身多用于欧美车系设计。,二、被动安全,2. 安全车身,2022/12/24,http:/,11,二、被动安全,2. 安全车身,在车身底部、侧面和顶部加置一层加强筋加强车身刚性，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乘员仓室空间减少变形的可能，确保乘员的有效生存空间。,3H高刚性车身,2022/12/24,http:/,12,二、被动安全,GOA车身,特点：1、发动机仓高效吸能设计2、前纵梁直线布置，穿入下门口3、中立柱部分强化4、门槛加强筋与后轮罩直接相连5、车门内采用防撞钢梁,2. 安全车身,2022/12/24,http:/,13,二、被动安全,2. 安全车身,当车体正
5、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，避免发动机冲入座舱。,GOA发动机仓吸能结构（CAMRY）,2022/12/24,http:/,14,二、被动安全,2. 安全车身,正面碰撞受力解析,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传递到门槛上一部分通过A立柱传递到侧围上加强梁,GOA高强度的座舱,2022/12/24,http:/,15,二、被动安全,2. 安全车身,GOA地板纵向受力图,2022/12/24,http:/,16,二、被动安全,2. 安全车身,在车架
6、各受力节点，采用加强件加固，提高车身强度。,GOA正面碰撞受力节点强化,2022/12/24,http:/,17,二、被动安全,2. 安全车身,GOA侧面碰撞受力解析,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，将侧碰能量分散至整个车身。,2022/12/24,http:/,18,二、被动安全,2. 安全车身,纵梁、横梁、门槛、立柱、侧围等各个受力部位均有不同厚度的加强筋！,GOA侧面碰撞节点分散受力,2022/12/24,http:/,19,二、被动安全,2. 安全车身,GOA车身加强结构,中立柱、门槛等主要部位加强筋采用590MPa超高强度钢板！,根据车身受力分析
7、后，所有受力部位都有不同程度的相应结构加强件，都是采用440MPa以上的高强度钢板！,2022/12/24,http:/,20,二、被动安全,2. 安全车身,GOA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！,2022/12/24,http:/,21,二、被动安全,2. 安全车身,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。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。 高速碰撞时由于
8、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。 钢板太厚增加了车身自重及油耗。 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。 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易变形，所以使人有误解。,车身外钢板厚度要求,2022/12/24,http:/,22,二、被动安全,2. 安全车身,从保护车内乘员安全考虑：车身一旦受到正面碰撞，发动机盖板或行李箱盖板要求必须曲卷，减缓正碰力。如果发动机盖板或行李箱盖板钢板太厚，刚度就大，会象一把刀，直接插入乘员舱，对乘员造成致命伤害。,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！,2
9、022/12/24,http:/,23,二、被动安全,2. 安全车身,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，并使车身变形或散架。解决：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,2022/12/24,http:/,24,二、被动安全,2. 安全车身,几个主要车型外板厚度,2022/12/24,http:/,25,二、被动安全,2. 安全带,一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、不退色性和能量吸收性。,保护原理,碰撞事故发生时，安全带将乘员“束缚”在座椅上，乘员的头部、胸部不会向前撞到方向盘、仪表板及风挡玻璃上
10、，以免受到二次碰撞的危险，同时不被抛离座椅。,2022/12/24,http:/,26,事故分析表明，不使用安全带时，即使的低速碰撞（20km/h）也可能出现乘员死亡，而如果使用三点式安全带，在95km/h以下无死亡事故，也没有甩出车外的事故。安全带可承受2.8吨的重量，有效缓冲冲击力吸收大量的动能。在所有可能致命的车祸中，如果正确使用安全带，可以挽救约45%的生命；如果同时使用安全气囊，这一比例将上升到60%。,二、被动安全,2. 安全带,安全作用,无安全带,有安全带,2022/12/24,http:/,27,二、被动安全,预紧式安全带,2. 安全带,预紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的
11、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“绑”在座椅上，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器除了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0.1s之内加强对乘员的约束力，因此它还有控制装置和预拉紧装置。,2022/12/24,http:/,28,二、被动安全,预紧式安全带工作原理,2. 安全带,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。安全带的拉紧负荷设
12、置在不会伤害乘客的程度。,爆燃式,当负荷达到预定情况时，拉力限制器启动。,2022/12/24,http:/,29,二、被动安全,3. 安全带,按控制装置分有两种： 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：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,2022/12/24,http:/,30,SRS气囊系统是座椅安全带的辅助保护装置。在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、
13、减轻伤害作用的安全保护装置。,二、被动安全,3. 安全气囊（Supplemental Inflatable Restraint System，简称SRS）,驾驶员侧气囊（转向盘气囊）,前排乘员气囊（仪表台气囊）,侧气囊,2022/12/24,http:/,31,二、被动安全,3. 安全气囊,前气囊启动条件,2022/12/24,http:/,32,二、被动安全,3. 安全气囊,OPDS将根据乘客的身材和坐姿决定侧气囊是否打开,侧气囊启动条件,2022/12/24,http:/,33,二、被动安全,3. 安全气囊,组成原理,2022/12/24,http:/,34,二、被动安全,3. 安全气囊,
14、控制原理,PPD/OPDS,OPDS乘员姿态检知系统,2022/12/24,http:/,35,二、被动安全,3. 安全气囊,工作时间,2022/12/24,http:/,36,二、被动安全,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，乘员和驾驶员系上安全带即可，如果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。 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，并且在瞬间展开充气，以大约300km/h的速度弹出，产生的撞击力约有180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。3.当乘客
15、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。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100名乘员生命 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57名乘员失去了生命。,使用缺陷,2022/12/24,http:/,37,二、被动安全,3. 安全气囊,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势。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、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，进而在碰撞时判断是否点爆气囊、采用1级点火还是多级
16、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。Safe-By-Wire是专门用于汽车安全气囊系统的总线，Safe-By-Wire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。,发展趋势,2022/12/24,http:/,38,三、被动汽车安全技术的展望,先进安全汽车技术应用现代汽车设计、电子控制及交通工程等领域中的先进理论和方法对汽车在行驶过程中产生的重大安全问题进行诊断和控制，将交通事故发生率及事故中人员伤害降到最
17、低限度的高新技术。具体而言，有以下3 个发展方向：,车路协调控制 由于交通事故的原因越来越复杂和多样化，使得通过对简单、明显的危险因素采取措施很难解决问题。因此，需要改进对这些措施的基础性研究，在开展人、路、车3 个基本因素的相关研究之外，更加注重3 个因素之间协调作用的研究工作。由于人的因素较为复杂，将来的研究在一定时期内还会主要集中在车路协调控制方面。通过车车以及车路通信技术获取道路环境信息，从而更有效的评估潜在危险并优化车载安全系统的功能。,2022/12/24,http:/,39,智能公路 智能公路是基于目前的汽车安全系统，如车载导航系统VICS（vehicle information
18、 and communication system）、不停车收费系统ETC（electronic toll collection）、车载辅助安全系统SRS（supplemental restraint system）和先进辅助巡航公路系统AHS（automated highway system），与道路基础设施（如路上检测系统、可变信息板、信标、数字地图、光纤网络以及专用短程通信系统等）进行集成，形成一个开放共用的基础平台，将车载装置一元化并实现车路一体化协调，提供多种多样的智能运输系统ITS（intelligent transportation system） 服务。,基础共性技术的研究 汽车安全技术的发展离不开各个子系统关键技术的突破，因此在未来的一段时期内，关键零部件的研究仍然是汽车安全技术的研究重点。例如汽车稳定性控制中的液压单元、关键传感器技术的突破、被动安全碰撞中的人体模型等。只有在这些基础性技术相对成熟的技术上，汽车安全技术才会有更加长足的发展。,三、被动汽车安全技术的展望,Add your company slogan,T,h,a,n,k,?,
