汽车碰撞试验方法
碰撞试验是检测汽车安全性能的重要方法,碰撞安全性能是车内乘员重要的保护屏障,碰撞安全标准是汽车安全标准的重要组成,碰撞试验技术的发展是推动碰撞测试技术的关键。
随着对道路交通事故研究的不断深入及近年来电动汽车的快速普及,碰撞安全测试项目也由正面碰撞、正面偏置碰撞、侧面碰撞、后碰撞,逐步增加到侧面柱碰撞、小偏置碰撞、两车对碰、翻滚、电动汽车碰撞后电安全、整车电池包刮底与托底等测试项目,进一步强化了车辆碰撞时对车内乘员的保护。
1 碰撞试验的依据
目前,国内汽车碰撞安全测试项目,主要依据有国家标准、中国新车评价规程(C-NCAP)、中国保险汽车安全指数(C-IASI)。对于出口车型,还要依据出口地区的法规要求,开展相应的碰撞项目试验及认证。
•国家标准
GB 11551—2014《汽车正面碰撞的乘员保护》
GB 20071-2006《汽车侧面碰撞的乘员保护》
GB 20072—2006《乘用车后碰撞燃油系统安全要求》
GB/T 20913—2007《乘用车正面偏置碰撞的乘员保护》
GB 11557—2011《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》
GB/T 37337—2019《汽车侧面柱碰撞的乘员保护》
GB/T 31498-2021《电动汽车碰撞后安全要求》
•中国新车评价规程(C-NCAP)
正面100%重叠刚性壁障碰撞试验
正面50%重叠移动渐进变形壁障碰撞试验
可变形移动壁障侧面碰撞试验
侧面柱碰撞试验
电动汽车刮底试验
低速后碰撞颈部保护试验(简称“鞭打试验”)
侧面远端乘员保护
主被动离位乘员保护虚拟测评
……
•中国保险汽车安全指数(C-IASI)
驾驶员侧正面25%偏置碰撞
乘员侧正面25%偏置碰撞
侧面头部保护安全气囊防抛性能试验
正面50%偏置碰撞
乘员膝部保护试验
侧面碰撞试验
远端乘员保护动态试验
……
2 常见的碰撞试验简介
碰撞测试项目,一般是基于从交通事故的研究中提取出来的典型、常见的碰撞工况。常见的碰撞试验项目主要有:
1)、正面碰撞试验:在刚性壁障上安装20mm厚的胶合板,试验车辆以100%重叠正面碰撞刚性壁障,碰撞速度一般为50km/h,C-NCAP(2024)提高到55km/h。该项目主要测试车内驾驶员、乘员受到的伤害程度,也可评价车辆结构性能及约束系统有效性。
正面碰撞示
2)、正面40%偏置碰撞试验:在刚性的壁障上安装碰撞蜂窝铝,试验车辆以驾驶员侧40%重叠碰撞蜂窝铝,碰撞速度为56km/h。该项目主要测试车内驾驶员、乘员受到的伤害程度,也能评价车辆结构性能及约束系统有效性。
正面偏置碰撞
3)、正面25%偏置碰撞试验:试验车辆以25%重叠正面碰撞固定刚性壁障,碰撞速度为64.4km/h。该项目的碰撞角度小,碰撞速度高,几乎避开了车辆的前防撞钢梁和纵梁,直接测试车辆A柱的强度。该项目主要测试车辆结构安全性能、约束系统有效性及车内驾驶员和乘员受到伤害的程度。
正面25%偏置碰撞
4)、侧面碰撞试验:试验车辆静置不动,移动壁障台车模拟车辆垂直撞击试验车辆的驾驶员侧面,碰撞速度为50km/h,模拟十字路口碰撞事故,该项目主要测试车内驾驶员受到的伤害程度和侧气帘等保护系统有效性。
侧面碰撞
5)、侧面柱碰撞试验:在固定壁障上竖直安装直径为254mm的刚性圆柱,在飞行地板上安装车辆,驱动飞行地板至车辆速度达到32km/h并使车辆的左侧面与刚性圆柱碰撞,碰撞时平行于车辆速度矢量的垂直面与车辆纵向中心线之间形成75°±3°的碰撞角度。该项目主要测试车辆侧面区域的结构强度及对驾驶员的保护,特别能考察电动汽车动力电池的安全性能。
侧面柱碰撞示意图
6)、后碰撞试验:试验车辆静置不动,移动壁障台车模拟车辆撞击试验车辆的尾部,碰撞速度为50km/h,模拟追尾工况,主要测试车辆燃油系统的安全性。
后碰撞
7)、正面50%偏置碰撞试验:又称为MPDB碰撞,试验车辆与移动壁障台车(MPDB台车)分别以50km/h的碰撞速度进行正面对撞,碰撞时两车的相对速度为100km/h,碰撞车辆与移动壁障台车的重叠宽度为车宽的50%。该项目使用当前最先进的THOR 50th、Hybrid Ⅲ、Q10等假人,测试车内乘员的伤害情况和车辆结构性能,是目前测试复杂程度最高的碰撞试验。
正面50%偏置碰撞
8)、电动汽车刮底试验:电动汽车在不低于90% SOC的条件下,沿行驶方向以30km/h的速度撞击直径为150mm的球形壁障,然后再沿倒车方向以5km/h的速度撞击直径为150mm的球形壁障。球形壁障安装在地面,顶端与碰撞目标部件中心线重合,垂直方向位于电池包底部投影点在Z向上的重叠量为30mm。刮底试验后,还要进行车辆绝缘电阻、密封要求、起火爆炸与电解液泄漏等方面的安全测试。
刮底试验示意图
9)、电动汽车碰撞后安全要求:针对带有B级电压电路的纯电动汽车、混合动力汽车,在进行碰撞试验的同时,开展电安全进行测试。主要有防触电保护、电解液泄漏、REESS三个方面的要求。
•防触电保护要求,以下四项满足一项即可:
a:电压要求:碰撞后5-60s内高压母线电压Ub、U1、U2不大于30V交流或60V直流。
b:电能要求:高压母线上的总电能TE小于0.2J。
c:物理防护要求:碰撞后车辆应有IPXXB级别的保护。
d:绝缘电阻要求:高压母线与电平台之间绝缘电阻大于100Ω/V(直流母线)或100Ω/V(交流母线)。
•电解液泄漏要求:碰撞结束30min内,不应有电解液从REESS中溢出到乘员舱;不应有超过5.0L的电解液从REESS中溢出。
•REESS要求:位于乘员舱内REESS应在壳体内保持在安装位置,REESS部件应保持在其外壳内,位于乘员舱外的任何REESS部分不应进入乘员舱。碰撞结束30min内,REESS不应爆炸、起火。
10)、其他碰撞试验:除了法规试验外,还有整车标定及其他非标试验项目,一般有30°角碰撞、钻卡碰撞、正面撞柱碰撞、AZT正碰、RCAR后碰、多角度对碰等测试项目。近年来,随着电动汽车技术的发展,汽车主动安全技术快速发展与迭代,主被动安全融合测试已经成为各个主机厂与检测试验室的前沿研究阵地,碰撞测试标准也在根据汽车技术的发展不断修订。目前,侧面碰撞、后碰撞等国家标准正在修订,强制性标准《车载事故紧急呼叫系统》也首次发布征求意见,C-NCAP与C-IASI也在不断更新测试方法,对汽车的安全及车内乘员保护提出了更高的要求。
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