就車輛被動(dòng)安全性能來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在市面上幾乎所有車輛最不擅長(zhǎng)的是側(cè)面柱碰。側(cè)柱碰事故通常為車輛失控、發(fā)生側(cè)滑后，撞上樹(shù)木、電線桿等圓柱形障礙。在比較嚴(yán)重的側(cè)柱碰事故中，駕駛室嚴(yán)重變形、甚至撕裂，乘員艙乘客死亡的案例比比皆是。圖1是一個(gè)典型的側(cè)柱碰事故，車輛行駛過(guò)程中因車速過(guò)快而失控，右側(cè)與溝渠邊電桿發(fā)生碰撞，車輛嚴(yán)重受損，駕駛員死亡。

據(jù)2015年CIDAS(China In-Depth Accident Study)數(shù)據(jù)顯示，汽車側(cè)柱碰事故死亡率高達(dá)30.8%。在側(cè)柱碰中，由于固定柱剛度大、與車輛接觸面積小，對(duì)車輛側(cè)面局部侵入量非常大，極易對(duì)車內(nèi)乘員造成嚴(yán)重傷害，因而提高側(cè)柱碰工況下車輛的乘員保護(hù)性能具有重要意義。中汽測(cè)評(píng)已經(jīng)發(fā)布了最新的《C-NCAP管理規(guī)則(2021年版)》，針對(duì)新能源汽車，新增側(cè)柱碰試驗(yàn)項(xiàng)目，并對(duì)乘員損傷進(jìn)行評(píng)價(jià)。

典型側(cè)面柱碰事故

01、C-NCAP側(cè)柱碰評(píng)價(jià)方法
C-NCAP規(guī)定的側(cè)柱碰試驗(yàn)方法為滑動(dòng)車輛以32km/h的速度，75°的角度撞擊固定剛性柱，在前排駕駛員位置放置一個(gè)World SID 50th假人，測(cè)量乘員損傷情況，如圖2所示。前排假人可以得到的最高分?jǐn)?shù)為16分，評(píng)分部位為頭部、胸部、腹部和骨盆，每個(gè)部位最高得分均為4分。除了胸部壓縮量低性能限值為55 mm，其他指標(biāo)限值與AEMDB試驗(yàn)一致。


側(cè)面柱碰評(píng)價(jià)方法

02、車身結(jié)構(gòu)影響
在側(cè)面柱碰撞乘員保護(hù)中，車體剛度和車體質(zhì)量對(duì)乘員損傷影響較小。主要原因是在側(cè)向碰撞中，座椅和安全帶對(duì)乘員的約束作用較小，乘員處于一個(gè)接近完全自由的狀態(tài)，直到乘員與展開(kāi)的側(cè)氣囊接觸，并受到側(cè)氣囊的保護(hù)作用；同時(shí)在側(cè)柱碰中，車門(mén)與剛性柱接觸的前10 ms內(nèi)已完成變形，如圖3所示，所以側(cè)面安全氣囊完全展開(kāi)時(shí)，一側(cè)受到乘員的擠壓，另一側(cè)與完成變形的車門(mén)直接接觸，在整個(gè)柱碰撞過(guò)程中，對(duì)乘員起到吸能作用的只有側(cè)氣囊和門(mén)飾板。


側(cè)柱碰10ms后車門(mén)狀態(tài)

03、頭部保護(hù)策略
C-NCAP規(guī)定，只有兩側(cè)同時(shí)裝配了側(cè)氣簾/頭胸一體式氣囊的車輛，才能進(jìn)行側(cè)面柱碰撞試驗(yàn)，未裝配的車輛該項(xiàng)試驗(yàn)得分為0分。側(cè)氣簾需滿足側(cè)面碰撞頭部保護(hù)區(qū)域的要求，若覆蓋不足，會(huì)導(dǎo)致頭部與剛性柱直接接觸。此外，側(cè)氣簾需保證一定的厚度及充氣壓力，確保碰撞過(guò)程中假人頭部不會(huì)發(fā)生觸底，造成頭部損傷超標(biāo)，如圖4所示。

側(cè)氣簾

04、肩部保護(hù)策略
柱碰評(píng)價(jià)中，若肩部側(cè)向力大于3kN，胸部得0分。為了緩和對(duì)肩部的沖擊，側(cè)氣囊需要完全覆蓋/半覆蓋假人肩部。假人肩部撞擊B柱飾板/門(mén)飾板，飾板剛度對(duì)肩部力起到?jīng)Q定性作用，肩部對(duì)應(yīng)飾板區(qū)域應(yīng)避免布置卡扣、金屬結(jié)構(gòu)等硬點(diǎn)，防止剛度過(guò)大。為了防止肩部觸底、與鈑金發(fā)生硬接觸造成肩部力急劇升高，飾板到鈑金結(jié)構(gòu)之間應(yīng)保證足夠的吸能空間。如圖5所示，某車型因肩部觸底鈑金，肩部力嚴(yán)重超標(biāo)，通過(guò)優(yōu)化B柱飾板剛度及鈑金空間，可有效降低肩部力。

肩部力超標(biāo)及優(yōu)化

05、胸部保護(hù)策略
胸部肋骨壓縮變形量是側(cè)柱碰的重點(diǎn)失分項(xiàng)。胸部肋骨主要受假人手臂和側(cè)氣囊的擠壓，碰撞前假人手臂位于胸部與氣囊之間，如碰撞中不能及時(shí)避開(kāi)肋骨，會(huì)嚴(yán)重?cái)D壓胸部，造成肋骨變形量急劇上升，而合理優(yōu)化氣囊包形和展開(kāi)過(guò)程，讓手臂垂直向上抬起，如圖6所示，則可以顯著降低胸壓量。

手臂90°抬起
為了達(dá)到理想的手臂運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，需要關(guān)注內(nèi)飾空間，氣囊覆蓋區(qū)域、折疊方式，座椅撕裂線、發(fā)泡槽（見(jiàn)圖7）及側(cè)氣囊導(dǎo)向部件設(shè)計(jì)等。為了保證氣囊順利入位，還需關(guān)注門(mén)飾板及B柱飾板的初始空間狀態(tài)。氣囊應(yīng)完全覆蓋胸臀區(qū)域，并盡早點(diǎn)爆，讓氣袋向假人快速展開(kāi)，保證完全入位基礎(chǔ)上，從下方抬起手臂。
在保證假人順利抬手的同時(shí)，需進(jìn)行氣囊剛度匹配，如調(diào)節(jié)泄氣孔尺寸，避免剛度過(guò)高嚴(yán)重?cái)D壓肋骨或剛度過(guò)低造成觸底。

座椅撕裂線及發(fā)泡槽

06、腹部保護(hù)策略
假人腹部傳感器通常對(duì)應(yīng)門(mén)飾板扶手高度，可通過(guò)優(yōu)化扶手Y向剛度來(lái)改善腹部損傷，主要采用弱化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、避開(kāi)硬點(diǎn)的方式，如圖8所示。弱化過(guò)程中，需重點(diǎn)關(guān)注扶手剛度降低后觸底車門(mén)鈑金風(fēng)險(xiǎn)。

門(mén)飾板扶手弱化

07、骨盆保護(hù)策略
C-NCAP規(guī)定，只有兩側(cè)同時(shí)裝配了側(cè)氣簾/頭胸一體式氣囊的車輛，才能進(jìn)行側(cè)面柱碰撞試驗(yàn)，未裝配的車輛該項(xiàng)試驗(yàn)得分為0分。側(cè)氣簾需滿足側(cè)面碰撞頭部保護(hù)區(qū)域的要求，若覆蓋不足，會(huì)導(dǎo)致頭部與剛性柱直接接觸。此外，側(cè)氣簾需保證一定的厚度及充氣壓力，確保碰撞過(guò)程中假人頭部不會(huì)發(fā)生觸底，造成頭部損傷超標(biāo)，如圖4所示。

骨盆緩沖塊

總結(jié)
側(cè)柱碰乘員保護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)性工程，需要從鈑金布置、門(mén)飾板、座椅及氣囊設(shè)計(jì)等方面綜合考量，才能有效提升乘員保護(hù)性能。對(duì)于胸壓量這一重點(diǎn)指標(biāo)，一方面要確保氣囊順利抬起手臂，另一方面要合理匹配氣囊剛度。