邓世宽 高保才 陈现岭

（长城汽车股份有限公司技术中心；河北省汽车工程技术研究中心）

欧盟RCAR 自2011年1月新增保险杠低速碰撞的测试程序，并将测试结果正式加入保险等级评估程序中。若碰撞过程中气囊起爆，则会增加维修成本，同时保险评估报告中会体现气囊点爆信息，影响保险等级和汽车销售情况。为权衡气囊误爆与汽车可维修性的关系，应在设计初期合理安排约束系统标定和分析。

1 低速保险杠测试法规研究

发生低速碰撞时，如果损坏件是在比较关键部位且维修工时长，则会造成高额的维修费用，从而使汽车的保险等级降低，保险费用升高，影响汽车的销售。为了减少低速碰撞中对各种零部件的损伤及其连带性破坏，一般改变零部件的连接方式和吸能结构。同时为了减少气囊误爆的发生，需要考虑车身的结构特性[1]。

欧盟自2011年1月新增保险杠低速碰撞的测试程序，如图1 所示，用于评价防撞梁安全性能的好坏，测试结果正式加入到保险等级的评估程序中，此项测试对保险等级最大影响4 级。此测试程序鼓励汽车制造商生产有效的防撞梁系统，该系统应具有高能量吸收装置（包括防撞梁及吸能盒）。测试壁障示意图，如图2 所示。

法规要求测试后气囊系统如果起爆，气囊系统故障等会在测试结果的报告中体现[2]，同时消费者购买汽车后需要缴纳更多的保险费用。如果这样则会影响汽车在市场的表现和消费者的购买意向。

2 实车碰撞测试数据分析

2.1 低速保险杠正面碰撞实例

图3 示出某SUV 在进行10 km/h正面保险杠测试试验前后局部状态。碰撞过程中40 ms 左右气囊发生起爆，汽车前部接触吸能材料后与上挡板接触，上挡板为刚性固定结构；试验后提取加速度数据，检查汽车前端受损情况，发现汽车碰撞后吸能盒溃缩，冷凝器和空调损坏，主要吸能结构为吸能盒和纵梁，测试吸能材料上明显可以看到吸能盒撞击的痕迹，如图4 所示。

2.2 低速保险杠正面碰撞试验数据分析

发生低速碰撞时，前保险杠、防撞梁和低速吸能盒是主要的吸能部件，碰撞过程中为了减少其他部件的损坏，降低维修工时和维修费用，在吸能盒设计上将其作为主要吸能件。试验过程中采集碰撞传感器加速度信号，如图5 所示。从图5 可以看出，2种工况下的碰撞传感器信号在30～50 ms 处相比，10 km/h 正面低速保险杠测试碰撞传感器的信号开始剧烈变化，同时信号的脉宽明显比15 km/h RCAR 脉宽密集。图6 示出碰撞传感器速度和位移信号，从图6 中可以看出，10 km/h保险杠测试的汽车速度归零时刻和最大位移均小于15 km/h RCAR 测试，车体吸收碰撞能量时间较短，在大约70 ms 以后车体开始反弹，相比15 km/h RCAR正面碰撞测试前部刚度大。

此SUV正面保险杠测试仿真，如图7 所示，前置吸能盒接触壁障时间早于防撞梁，且主要传力通道为吸能盒和纵梁，前部碰撞传感器布置于传力通道上，其相对于壁障刚性后挡板的位置，如图8 所示。图9 示出某SUV 碰撞过程的高速摄像，从图9 可以看出，30 ms以后汽车前部与刚性挡板接触。从图5 中也可看出，此时前碰传感器加速度曲线峰值上升，能量积累，达到阈值后造成气囊起爆。

本车型在设计初期约束系统标定矩阵中，低门限起爆数据包括15 km/h RCAR正面碰撞试验、误用测试和粗糙路路试，未将10 km/h 保险杠测试工况加入数据提取测试中，是造成气囊起爆的主要原因。

2.3 低速碰撞约束系统设计原则

低速保险杠测试的目的是减少关键部件的损坏，降低维修工时和维修费用，但应该建立在约束系统标定过程中，建议在汽车设计开发过程中采用以下方式：

1）改善吸能盒的材料、薄厚及溃缩槽孔的设计[3]，提升碰撞后的吸能效果，避免吸能盒后部纵梁、冷凝器和大灯的损害；

2）在低速碰撞中为了更好地保护汽车，防撞梁系统应安装在合适的高度，增大防撞梁的纵向宽度，使有效高度大于100 mm，防撞梁离地高度需满足RCAR 要求，使防撞梁与壁障的有效结合尺寸大于75 mm；

3）为了降低碰撞过程中气囊的误爆概率，在保险杠与防撞梁之间填充泡沫吸能缓冲块，同时此举措可减少对行人保护中小腿的伤害；

4）在保险杠与吸能盒的结构设计中，应优先让防撞梁接触壁障，吸收部分碰撞能量，减少纵梁的直接能量传递；

5）在整车结构分析初期，对10 km/h 保险杠测试工况中前碰传感器及ECU 等位置的加速度进行分析，并在安全气囊标定数据提取阶段增加此工况试验，降低气囊的起爆概率，并将此工况做为气囊低门限起爆点；

6）在进行保险杠和吸能盒的结构设计时，应充分考虑安全气囊低速误爆标定，以及高速碰撞性能和行人保护性能目标的同时达成。

3 结语

为满足气囊开发要求，同时考虑欧盟各国的RCAR 保险测试对气囊低门限的要求，在气囊标定初期会采用RCAR 15 km/h正面测试或ORB 测试作为低风险起爆工况，气囊标定完成后进行试验验证气囊不起爆。但随着2011年新增加的10 km/h 保险杠测试，对于约束系统标定可能是一个比较大的冲击，建议在汽车开发前期对此工况进行仿真分析，并加入到气囊标定验证试验矩阵中。同时国内汽车保险费用与汽车的低速碰撞性能无相关性，希望国家相关部门对标欧盟模式尽快出台低速碰撞法规，用于规范保险行业和气囊误爆产生的纠纷。