如何實(shí)現(xiàn)安全平權(quán)?解讀理想L8車身被動(dòng)安全
【太平洋汽車 技術(shù)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(xiàn)相當(dāng)突出,除了耐撞性與維修經(jīng)濟(jì)性得到了M(一般)外,車內(nèi)乘員安全、車外行人安全以及車輛輔助安全均得到了G(優(yōu)秀)的評(píng)級(jí),尤其是乘員側(cè)25%偏置碰撞測試(選做)中也拿到了G的評(píng)級(jí)。理想L8(詢底價(jià)|查參配)究竟在車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(dòng),或許能找到答案。
活動(dòng)現(xiàn)場,理想汽車研發(fā)副總裁湯靖的一句話讓我印象深刻,“我們用更高的安全標(biāo)準(zhǔn)打造了理想堡壘安全車身,也將其應(yīng)用在全系每一輛車型上,真正實(shí)現(xiàn)安全技術(shù)平權(quán),讓每個(gè)用戶家庭、車上每個(gè)位置的家庭成員都享受到360°的全方位守護(hù)。”
按筆者理解,這里提到的“安全平權(quán)”其實(shí)有兩層意思,一是高低配車型的被動(dòng)安全一致性,二是車型上每個(gè)位置的安全都給予足夠的重視。這次中保研碰撞測試的項(xiàng)目里,理想L8主動(dòng)選做乘員側(cè)25%偏置碰撞測試也從側(cè)面說明了這一點(diǎn)。
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(guān)注的車內(nèi)乘員安全指數(shù)的項(xiàng)目,其中就包括了兩側(cè)的正面25%偏置碰撞(主駕駛側(cè)為必做,副駕乘員側(cè)為選做)、側(cè)面碰撞、車頂強(qiáng)度以及座椅/頭枕幾大分類,理想L8獲得全優(yōu)(G)的成績表現(xiàn)。
從中保研官方的圖片可以看到,無論是駕駛側(cè)還是乘員側(cè)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(dāng)好,無論是A柱、A柱下立柱,還是門檻梁,都沒有出現(xiàn)明顯的變形。
這從側(cè)面也說明了,車體在面對(duì)強(qiáng)大的碰撞力時(shí),得到了有效的傳導(dǎo)與分解,堅(jiān)固的籠式車身保證了乘員艙不受入侵,中保研的數(shù)據(jù)顯示乘員艙上部與下部的入侵量都在優(yōu)秀范圍內(nèi),車內(nèi)假人的傷害評(píng)級(jí)以及約束也都獲得了優(yōu)秀的評(píng)級(jí)。
而在側(cè)面碰撞測試中,在車輛結(jié)構(gòu)、駕駛員防護(hù)、乘員防護(hù)幾大項(xiàng)目里,同樣取得全優(yōu)的成績。其中有一項(xiàng)數(shù)據(jù)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(yōu)秀線為12cm,一般全優(yōu)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。
車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及用料,很大程度上決定了車輛的被動(dòng)安全性。面對(duì)不同位置的碰撞應(yīng)該采用怎樣的結(jié)構(gòu)?不同強(qiáng)度的鋼材應(yīng)該用在什么地方?這是一個(gè)系統(tǒng)而且復(fù)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(qiáng)度的鋼材,而是需要設(shè)計(jì)吸能區(qū)來吸收碰撞的能量。因?yàn)槿绻谂鲎仓熊囕v不吸能,那車?yán)锏鸟{乘人員受到的傷害就大了。那理想L8的車身結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)呢?
理想汽車將自家的車身安全設(shè)計(jì)稱為“堡壘安全車身”,以理想L8的白車身為例,高強(qiáng)度鋼占比達(dá)到75%以上,其中硼鋼(熱成型鋼)占比達(dá)到28.9%。不同強(qiáng)度的鋼材在車身的分布位置有所不同,從現(xiàn)場的白車身的顏色標(biāo)注可以清晰看到,基本強(qiáng)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(guān)鍵部分,組成一個(gè)籠式結(jié)構(gòu),這樣最大限度保證整個(gè)乘員艙的完整性。
看到這里,可能大家對(duì)于不同鋼材的強(qiáng)度沒什么概念,高強(qiáng)度鋼、熱成型鋼的強(qiáng)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(qiáng)度高達(dá)1500MPa,相當(dāng)于每平方厘米約能承受15噸的重量;黃色為超高強(qiáng)度鋼,每平方厘米能夠承受約10噸;灰色是高強(qiáng)度鋼,每平方厘米承重約5噸。
我們先來看一下車頭的部分,碰撞力的傳導(dǎo)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(dǎo)路徑。同時(shí)可以看到,從碰撞力傳導(dǎo)的方向,鋼材的強(qiáng)度越來越高。前面強(qiáng)度不高的鋼材部分我們稱為吸能區(qū),在碰撞時(shí)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(duì)大重疊度的正面碰撞時(shí),由于上、中、下三條力傳導(dǎo)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(huì)比較小,所以在碰撞測試當(dāng)中,100%重疊的正面碰撞測試項(xiàng)目里,絕大部分車型都能拿到好的成績。
但現(xiàn)實(shí)生活的事故當(dāng)中,小范圍的偏置碰撞更為常見,而且最容易發(fā)生更嚴(yán)重的事故。為什么這么說呢?因?yàn)樾》秶门鲎仓?,比如中保研?5%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(huì)受到更大的撞擊力,如果強(qiáng)度不夠,就會(huì)出現(xiàn)A柱彎折、防火墻入侵量過大的情況,那么駕乘人員就會(huì)受到嚴(yán)重的傷害。
可以看到,理想L8的車架針對(duì)車頭小范圍偏置碰撞做出了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,上邊梁延伸與縱梁形成一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu),這樣偏置碰撞發(fā)生時(shí),通過這種閉環(huán)結(jié)構(gòu)可以將部分撞擊力分散到主縱梁上。
如果你經(jīng)常關(guān)注小范圍偏置碰撞測試的話,相信你會(huì)留意到兩種不同的場景。一種是,車輪死死地?cái)D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(cè)車輪被擠向一側(cè)與車身分離,車輛則會(huì)發(fā)生一定的偏移,繼續(xù)以一定的速度前行,這種車體受到的撞擊力會(huì)相對(duì)較弱一些,就是我們常說的“丟輪保命”。這樣丟掉車輪不會(huì)出現(xiàn)車輪侵入乘員艙的情況,對(duì)于雙側(cè)腳部鋼材的用料就可以不用那么強(qiáng)的,可以降低一部分成本,有點(diǎn)應(yīng)試教育的味道了。
對(duì)此,理想的工程師們還是選擇了第一種情況,通過加強(qiáng)這個(gè)部位的鋼材強(qiáng)度,直面撞擊力。原因有二,其一實(shí)際碰撞中,不一定就剛好是25%偏置,萬一偏置角度變化導(dǎo)致沒法丟輪保命,無疑增加了乘員受傷的風(fēng)險(xiǎn)。其二是,碰撞過程中,車輛繼續(xù)前行的話容易造車二次事故,這時(shí)氣囊已經(jīng)打開過一次了,受傷的風(fēng)險(xiǎn)可想而知。
回到白車身上,可以看到在輪拱處分別設(shè)置了兩個(gè)鋁合金的吸能盒,乘員艙兩側(cè)腳部的區(qū)域,也采用了兩塊高強(qiáng)度的熱成型鋼進(jìn)行加強(qiáng),最大限度降低該區(qū)域被入侵的風(fēng)險(xiǎn)。
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(cè)的25%偏置碰撞是必做項(xiàng),但副駕駛乘員側(cè),是作為選做項(xiàng),所以我們看到很多車型都只有主駕駛員側(cè)的25%偏置碰撞成績。
只要不是必做項(xiàng),就有存在應(yīng)試作弊的可能,即只加強(qiáng)主駕駛側(cè)的鋼材強(qiáng)度,這點(diǎn)在美國的IIHS碰撞測試就有過案例,就不做展開了。如果兩側(cè)都進(jìn)行偏置碰撞測試,成本無疑會(huì)增加不少,能否隨機(jī)抽取一側(cè)進(jìn)行測試,這樣是否能一定程度避免應(yīng)試教育?
畢竟現(xiàn)實(shí)生活中,可不是只發(fā)生駕駛側(cè)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(fā)副總裁湯靖現(xiàn)場說的,他們當(dāng)時(shí)在思考副駕駛的測試不是必考項(xiàng),能否忽略掉,畢竟重新設(shè)計(jì)和標(biāo)定需要大量的時(shí)間和成本。但在和CEO李想溝通后,李想反問了他們一個(gè)十分嚴(yán)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(cè)的設(shè)計(jì)和用料復(fù)制到另一邊嗎?多了一點(diǎn)點(diǎn)鋼材的錢罷了。其實(shí)不然,按照現(xiàn)場工程師的說法,為了保證兩側(cè)都實(shí)現(xiàn)同樣的安全性,投入的時(shí)間和成本都是巨大的。以理想L8為例,副駕駛側(cè)有拖車鉤,碰撞時(shí)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(cè)的重量也有區(qū)別,這就導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與測試標(biāo)定都要投入更多的精力和財(cái)力。為此,理想汽車還自研了25%偏置碰撞試驗(yàn)的子系統(tǒng),以此提高標(biāo)定測試的效率。
相比正面碰撞來說,側(cè)面碰撞其實(shí)是更危險(xiǎn),對(duì)車身強(qiáng)度的要求更高,以為側(cè)面碰撞沒有足夠的緩沖空間。據(jù)海外的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),車身側(cè)面碰撞造成的死亡率占車禍死亡總?cè)藬?shù)的四分之一左右,足以說明側(cè)面碰撞的危險(xiǎn)性。
從L8的白車身可以看到,兩側(cè)的門檻梁與A、B、C柱以及上下的橫梁組成了一個(gè)籠式結(jié)構(gòu),當(dāng)受到側(cè)面碰撞時(shí),通過堅(jiān)固的A、B、C柱與前后車門防撞梁形成一個(gè)面,同時(shí)將撞擊力通過上下多道橫梁分散出去。
實(shí)際測試結(jié)果前面也提到過,以全優(yōu)的成績通過測試。當(dāng)然除了車體的完整不受過度入侵外,安全帶及安全氣囊則是第二道防線。理想L8前后排都配備了座椅側(cè)氣囊,還有覆蓋一二三排的頭部氣簾,這樣在發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí),更好地保護(hù)乘員的安全,這里也建議大家買車多關(guān)注新車的氣囊數(shù)量。
針對(duì)新能源車,尤其是純電動(dòng)車來說,側(cè)面碰撞帶來的另一個(gè)安全隱患就是電池的安全。因?yàn)闆]有足夠的緩沖區(qū),電池在碰撞中受到擠壓就容易發(fā)生起火。從結(jié)構(gòu)圖來看,由于是增程式車型,電池容量不算大,車側(cè)兩邊還是預(yù)留了足夠大的緩沖空間,而且融入多道吸能的設(shè)計(jì)。
尾部的碰撞更多是發(fā)生在追尾的場景,對(duì)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(shí)際上,現(xiàn)在國內(nèi)碰撞測試機(jī)構(gòu)并未這部分的場景納入安全測試。所以對(duì)于不同車型的尾部碰撞安全性如何,并不太好直觀去對(duì)比評(píng)價(jià)。
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(xiàn)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(cè)以及后備箱地板都布置了多條高強(qiáng)度鋼的加強(qiáng)梁,進(jìn)一步提升尾部的整體剛性。
雖然測試機(jī)構(gòu)不“考試”,據(jù)工程師介紹,理想在車型開發(fā)時(shí)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(yán)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(hù)第三排乘客的安全。
最后就是整體車架的剛性,因?yàn)檫@直接關(guān)乎到車輛在發(fā)生翻滾事故時(shí),能否有效抵御翻滾工況對(duì)車輛的巨大沖擊而受到過分?jǐn)D壓變形,從而保證車內(nèi)乘員有足夠的生存空間。
據(jù)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(shí),較大關(guān)鍵斷面尺寸和環(huán)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(qiáng)大的抗變形能力。理想L8的車身扭轉(zhuǎn)剛度為30938Nm/deg,中保研的車頂和A柱結(jié)構(gòu)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(xiàng)翻滾試驗(yàn)直接納入標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)流程,真實(shí)驗(yàn)證理想堡壘安全車身™在翻滾事故中對(duì)車內(nèi)乘員的保護(hù)。溝通會(huì)上工程師提到,大多數(shù)車輛都不會(huì)在翻滾時(shí)點(diǎn)爆氣囊,但理想L8通過特殊的標(biāo)定實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)爆,而且還能在點(diǎn)爆后保壓6秒左右的時(shí)間,進(jìn)一步保證了乘員安全。
理想汽車研發(fā)副總裁湯靖表示,“在安全研發(fā)領(lǐng)域,我們不是只做‘應(yīng)試教育’,而是在每一個(gè)環(huán)節(jié)追求極致。”可以看到,理想汽車在車身被動(dòng)安全方面,把車上每個(gè)位置的成員安全都認(rèn)真對(duì)待,比如不是必考的乘員側(cè)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(fā)點(diǎn)并不只是為了應(yīng)付“考試”,而是真正關(guān)注車上每位乘客的安全。對(duì)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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