碰撞安全开发过程

2021年11月27日汽车技术评论188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。
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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》《车辆耐撞性设计与分析》书中有详细的讲解,这里不再赘述。

 

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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。
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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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