智能電動(dòng)汽車安全技術(shù) 課件 第三章 電池碰撞保護(hù)

智能電動(dòng)汽車被動(dòng)安全技術(shù)

電池碰撞保護(hù)一汽車整體被動(dòng)安全性二三智能約束系統(tǒng)安全性電池碰撞保護(hù)一電動(dòng)汽車碰撞后發(fā)生起火的情況屢見不鮮，如何提高電動(dòng)碰撞后的安全性，避免起火，一直是電動(dòng)汽車領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。電池碰撞保護(hù)1.電池碰撞保護(hù)的意義2.電動(dòng)汽車碰撞起火的原因車輛碰撞短路產(chǎn)熱起火造成車輛碰撞后起火的主要原因之一是：電動(dòng)汽車發(fā)生碰撞后，其內(nèi)部高能量密度的動(dòng)力電池受到擠壓而發(fā)生形變甚至破損，導(dǎo)致電池發(fā)生短路而出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，最終導(dǎo)致電動(dòng)汽車起火爆炸。車體變形電池受到擠壓，出現(xiàn)變形、破損內(nèi)部短路外部短路電池?zé)崾Э?，大量產(chǎn)熱引燃絕緣體及周圍易燃物質(zhì)電池碰撞保護(hù)3.

電動(dòng)汽車動(dòng)力電池包的組成電芯電池模組電池包串聯(lián)/并聯(lián)對(duì)于絕大部分電動(dòng)汽車而言，其動(dòng)力電池通常由多個(gè)電池模組組成，并安裝于汽車底部，而電池模組則由多個(gè)電芯通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)組成。電池碰撞保護(hù)當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，車身結(jié)構(gòu)、電池箱、碰撞吸能區(qū)等往往能夠吸收部分沖擊能量。當(dāng)碰撞強(qiáng)度較低時(shí)，內(nèi)部的電池并不受到損傷。車身結(jié)構(gòu)中設(shè)有專門的電池箱，用于固定電池，防止電池在碰撞中移位或受損。電池箱固定車身結(jié)構(gòu)中的支撐部件能夠?yàn)殡姵靥峁﹦傂灾危乐闺姵卦谂鲎仓惺艿綌D壓或變形。剛性支撐車身結(jié)構(gòu)的前部和側(cè)面設(shè)計(jì)有碰撞吸能區(qū)，能夠在碰撞時(shí)吸收沖擊能量，減少對(duì)電池的直接沖擊。碰撞吸能區(qū)電池碰撞保護(hù)4.電動(dòng)汽車車身結(jié)構(gòu)對(duì)電池的保護(hù)而當(dāng)遭遇極端碰撞工況時(shí)，車身和電池箱無(wú)法再為電池提供充分的保護(hù)。此時(shí)，電池自身的機(jī)械力學(xué)性能便成為了最后一道防線。因此，為了應(yīng)對(duì)極端碰撞工況，在設(shè)計(jì)動(dòng)力電池時(shí)往往希望電芯也具有一定的機(jī)械力學(xué)性能來(lái)抵抗沖擊，以提高電池系統(tǒng)在碰撞中的安全性。而鋰離子電芯的機(jī)械性能往往由其結(jié)構(gòu)形式和組成材料的力學(xué)性能所決定。電池碰撞保護(hù)5.惡劣碰撞工況下的電池防護(hù)目前，電動(dòng)汽車中常用的鋰離子電芯主要有：圓柱形鋰離子電芯、軟包鋰離子電芯和方形鋰離子電芯。圓柱形鋰離子電芯軟包鋰離子電芯方形鋰離子電芯電芯碰撞性能1.鋰離子電池及其結(jié)構(gòu)常用鋰離子電芯高能量密度可靠性高易于集成成本較低01020304圓柱形鋰離子電芯采用高能量密度的材料，能夠提供更長(zhǎng)的續(xù)航里程。圓柱形結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，不易發(fā)生變形或損壞，可靠性較高。圓柱形電芯形狀一致，易于在電池組中排列和集成，提高了電池組的組裝效率和穩(wěn)定性。圓柱形鋰離子電芯的生產(chǎn)工藝成熟，相對(duì)其他形狀的電芯成本較低。電芯碰撞性能1.鋰離子電池及其結(jié)構(gòu)圓柱形鋰離子電芯的特點(diǎn)軟包鋰離子電芯采用鋁塑膜包裝，較傳統(tǒng)金屬外殼電芯更輕便，因此具有更高的能量密度，能夠提供更長(zhǎng)的續(xù)航里程。能量密度高軟包鋰離子電芯采用鋁塑膜包裝，不易發(fā)生爆炸或起火，安全性較高。安全性好軟包鋰離子電芯采用薄型設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，縮短充電時(shí)間。充電速度快軟包鋰離子電芯采用鋁塑膜包裝，可回收再利用，符合環(huán)保要求。環(huán)保電芯碰撞性能1.鋰離子電池及其結(jié)構(gòu)軟包鋰離子電芯的特點(diǎn)方形鋰離子電芯采用先進(jìn)的材料技術(shù)，具有較高的能量密度，能夠提供更長(zhǎng)的續(xù)航里程。高能量密度由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，方形鋰離子電芯在充放電過(guò)程中表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性，提高了電池系統(tǒng)的安全性。穩(wěn)定性好方形電芯形狀規(guī)整，易于在電池包中排列和集成，有利于提高電池包的能量密度和利用率。易于集成隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)進(jìn)步，方形鋰離子電芯的成本逐漸降低，為電動(dòng)汽車的普及奠定了基礎(chǔ)。成本效益電芯碰撞性能1.鋰離子電池及其結(jié)構(gòu)方形鋰離子電芯的特點(diǎn)內(nèi)芯內(nèi)芯由正、負(fù)極材料和隔膜材料通過(guò)卷繞或疊片工藝制成，是電芯受到機(jī)械載荷時(shí)主要的吸能部分。電解液電解液是組成動(dòng)力電池的核心之一，動(dòng)力電池在工作時(shí)通過(guò)向正負(fù)電極不斷傳送陰陽(yáng)離子，使得電解液內(nèi)部產(chǎn)生電流，與外部的電極一起構(gòu)成完整電路。外殼外殼是電芯的支撐骨架，對(duì)鋰離子電池內(nèi)部的部件進(jìn)行封裝，防止與外部直接接觸，且當(dāng)電池受到外力作用時(shí)，能夠作為電池保護(hù)層保護(hù)電芯不被破壞。

電芯碰撞性能1.鋰離子電池及其結(jié)構(gòu)圓柱形鋰離子電芯結(jié)構(gòu)軟包電芯方形電芯與圓柱形鋰離子電芯一樣，軟包電芯和方形電芯也均由：內(nèi)芯、電解液和外殼三部分組成。電芯碰撞性能1.鋰離子電池及其結(jié)構(gòu)軟包鋰離子電芯、方形鋰離子電芯結(jié)構(gòu)內(nèi)芯——電芯受到機(jī)械載荷時(shí)主要的受力和吸能部分。已有研究表明，軟包鋰離子電芯和圓柱鋰離子電芯的機(jī)械強(qiáng)度主要由內(nèi)芯提供。圓形卷繞內(nèi)芯機(jī)械強(qiáng)度堆疊內(nèi)芯方形卷繞內(nèi)芯根據(jù)制造工藝的不同，現(xiàn)有鋰離子的內(nèi)芯主要有以下三種形式：圓形卷繞內(nèi)芯方形卷繞內(nèi)芯堆疊內(nèi)芯三種內(nèi)芯的區(qū)別不僅僅在于結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的不同，在機(jī)械強(qiáng)度上也存在一定的差異。電芯碰撞性能2.內(nèi)芯結(jié)構(gòu)不同內(nèi)芯結(jié)構(gòu)及其機(jī)械性能除選擇合適的電芯結(jié)構(gòu)外，對(duì)內(nèi)芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)也能夠在一定程度上提高鋰離子電池的安全性能。比亞迪集團(tuán)所開發(fā)的刀片電池，通過(guò)增加電芯長(zhǎng)度和降低電芯厚度，使電芯具有更大的散熱面積，能夠有效降低電池穿刺過(guò)程中的熱量積累，避免熱失控的發(fā)生，提高了電池的安全性能。電芯碰撞性能2.內(nèi)芯結(jié)構(gòu)內(nèi)芯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供離子通道，允許陰陽(yáng)離子通過(guò)傳遞載荷，并且能控制鋰離子的流動(dòng)速度和流向。0201置于鋰離子電池的正負(fù)電極間，防止二者直接接觸發(fā)生短路，而導(dǎo)致熱失控、爆炸等問(wèn)題。隔膜——鋰離子電池的重要組成部分，其功能主要包括以下兩方面：除此之外，隔膜材料的的孔徑、孔隙率、厚度等參數(shù)對(duì)電池的充放電性能、內(nèi)阻、容量等有重要影響。隔膜的穩(wěn)定性對(duì)電池的安全性能至關(guān)重要，需要具備優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。一般而言，隔膜機(jī)械強(qiáng)度越高、熱收縮率越低，電池安全性越高。電芯碰撞性能3.電芯材料

——隔膜隔膜材料的作用正極負(fù)極正極隔膜隔膜沖頭實(shí)驗(yàn)參數(shù)：鋰離子電池：20Ah軟包電池；沖頭直徑D：13mm；加載速度：5mm/min(低速)、4.5m/s(高速)。V實(shí)驗(yàn)原理圖低速穿刺電芯碰撞性能3.電芯材料——隔膜隔膜材料高、低速穿刺實(shí)驗(yàn)力/kN電池電壓/V時(shí)間/s在靜態(tài)加載過(guò)程中，并未出現(xiàn)明顯的短路現(xiàn)象，直到?jīng)_頭反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，才出現(xiàn)明顯的短路現(xiàn)象（電壓陡降）。沖頭隔膜正極負(fù)極靜態(tài)穿刺在靜態(tài)載荷作用下，隔膜材料具有很高的延展率，在斷口處充分延展，可以繼續(xù)將正負(fù)電極阻隔開，以避免短路的發(fā)生。（1）靜態(tài)穿刺（v=5mm/min）電芯碰撞性能3.電芯材料——隔膜隔膜材料高、低速穿刺實(shí)驗(yàn)力/kN電池電壓/V時(shí)間/s而在動(dòng)態(tài)加載過(guò)程中，在沖頭穿透電池的瞬間，便出現(xiàn)了明顯的短路，電壓和載荷在同一時(shí)刻出現(xiàn)了陡降。隔膜沖頭正極負(fù)極而在動(dòng)態(tài)載荷作用下，隔膜展現(xiàn)出明顯的應(yīng)變率效應(yīng)，即隨著加載速率的提高，隔膜的韌性逐漸降低，在高速載荷作用下，隔膜無(wú)法充分延展來(lái)阻隔正負(fù)電極避免短路的發(fā)生。動(dòng)態(tài)穿刺電芯碰撞性能（1）動(dòng)態(tài)穿刺（v=4.5m/s）3.電芯材料——隔膜隔膜材料高、低速穿刺實(shí)驗(yàn)微孔聚烯烴薄膜材料由于具有優(yōu)良的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性等特性，是目前應(yīng)用最廣泛的鋰離子電池隔膜材料。選擇合適的隔膜材料對(duì)于電池的充放電性能與安全性具有十分重要的影響。目前市場(chǎng)上鋰離子電池所使用的隔膜主要有：微孔聚烯烴薄膜、無(wú)紡布?jí)|和無(wú)機(jī)混合物膜三種。微孔聚烯烴薄膜無(wú)紡布?jí)|無(wú)機(jī)混合物膜電芯碰撞性能3.電芯材料——隔膜常用隔膜材料良好的機(jī)械性能聚烯烴隔膜材料具有較高的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，能夠承受電池充放電過(guò)程中的壓力和溫度變化。良好的化學(xué)穩(wěn)定性聚烯烴隔膜材料對(duì)電解液具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易發(fā)生腐蝕和老化現(xiàn)象。良好的電氣絕緣性聚烯烴隔膜材料具有較高的電氣絕緣性能，能夠保證電池的安全性能。良好的孔徑大小和孔隙率聚烯烴隔膜的孔徑大小和孔隙率對(duì)鋰離子的傳輸性能具有重要影響，適宜的孔徑大小和孔隙率可以提高電池的充放電性能。聚烯烴薄膜特性電芯碰撞性能3.電芯材料——隔膜聚烯烴薄膜的特性常用微孔聚烯烴隔膜主要包括：聚乙烯隔膜(PE)、聚丙烯隔膜(PP)、聚乙烯聚丙烯混合物隔膜(PE-PP)和高密度聚乙烯隔膜(HDPE)四種。01聚乙烯隔膜（PE）聚烯烴材料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性，是目前應(yīng)用最廣泛的鋰離子電池隔膜材料。02聚丙烯隔膜（PP）聚酰亞胺材料具有高溫穩(wěn)定性、良好的電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，主要用于高能量密度、高溫環(huán)境下的鋰離子電池。03聚乙烯聚丙烯混合物隔膜（PE-PP）聚酯材料具有較高的耐熱性能和機(jī)械強(qiáng)度，適用于中高溫環(huán)境下的鋰離子電池。04聚乙烯聚丙烯混合物隔膜（PE-PP）聚酯材料具有較高的耐熱性能和機(jī)械強(qiáng)度，適用于中高溫環(huán)境下的鋰離子電池。電芯碰撞性能3.電芯材料——隔膜常用微孔聚烯烴隔膜采用噴涂、熱處理、多層隔膜等工藝也能有效提高隔膜的機(jī)械強(qiáng)度。如對(duì)隔膜材料進(jìn)行熱處理也能提高其穿刺強(qiáng)度，降低橫向和縱向收縮率；在隔膜表面涂覆無(wú)機(jī)陶瓷層來(lái)提高隔膜材料的耐擊穿和絕熱特性。比亞迪、國(guó)軒高科等車企通過(guò)在隔膜表面增加功能涂層來(lái)提升電池隔膜的機(jī)械強(qiáng)度，降低電池內(nèi)部短路風(fēng)險(xiǎn)。目前采用耐熱涂層涂敷技術(shù)的隔膜在超高溫150℃下仍能保持良好的尺寸結(jié)構(gòu)，防止內(nèi)部短路擴(kuò)散。電芯碰撞性能3.電芯材料——隔膜提高隔膜材料機(jī)械強(qiáng)度的措施電子導(dǎo)通電極中的導(dǎo)電劑能夠提供電子導(dǎo)通通道，使電子能夠從正極經(jīng)過(guò)外部電路到達(dá)負(fù)極，形成電流回路。離子導(dǎo)通電極中的電解質(zhì)能夠提供離子導(dǎo)通通道，使鋰離子能夠從正極經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入到負(fù)極，實(shí)現(xiàn)電荷的平衡。儲(chǔ)存和釋放電能電極作為電池內(nèi)部?jī)?chǔ)存和釋放電能的關(guān)鍵部分，通過(guò)鋰離子的嵌入和脫出來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和釋放。電芯碰撞性能3.電芯材料——電極電極的作用集流體活性物質(zhì)粘結(jié)劑添加劑作為電極的基底，集流體負(fù)責(zé)收集和傳輸電流，常用材料為銅箔和鋁箔。粘結(jié)劑的作用是將活性物質(zhì)粘附在集流體上，同時(shí)起到填充間隙和增加電極機(jī)械強(qiáng)度的效果。添加劑主要用于改善電極的電化學(xué)性能，如提高電極的電導(dǎo)率、抑制電極的膨脹或收縮等。活性物質(zhì)是電極的核心部分，負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和釋放能量，其性能直接影響到電池的能量密度和循環(huán)壽命。常用活性物質(zhì)有磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳三元鋰化合物和石墨。電芯碰撞性能3.電芯材料——電極電極的組成正極拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線負(fù)極拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線正極壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線負(fù)極壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線從上表中可以看出，在相同的實(shí)驗(yàn)工況下，陽(yáng)極材料往往更容易屈服、失效。實(shí)驗(yàn)工況失效應(yīng)力失效應(yīng)變拉伸正極20MPa0.031~0.033負(fù)極22~25MPa0.08~0.086壓縮正極//負(fù)極178MPa0.55集流體斷裂集流體斷裂從拉伸實(shí)驗(yàn)中可以看出，電極的拉伸強(qiáng)度主要取決于金屬集流體，當(dāng)集流體斷裂后，應(yīng)力迅速下降，電極失效。電芯碰撞性能3.電芯材料——電極正、負(fù)電極拉壓實(shí)驗(yàn)在壓縮實(shí)驗(yàn)中，活性多孔材料被逐漸壓實(shí)，使得電極的彈性模量（斜率）不斷增大，并至一定值后保持不變。但在正極的壓縮過(guò)程中，并未檢測(cè)到明顯的失效行為，而出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。硬度較高的電極材料在受到外力作用時(shí)不易發(fā)生形變，保持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而降低電池內(nèi)部短路的風(fēng)險(xiǎn)。此外，硬度較高的電極材料具有更好的抗沖擊和抗擠壓性能，有助于提高電池的安全性。脆性較大的電極材料在受到外力作用時(shí)易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路的風(fēng)險(xiǎn)增加，以及在充放電過(guò)程中容易發(fā)生體積變化，導(dǎo)致電池容量下降和安全性降低。彈性模量較高的電極材料能夠更好地吸收和分散外力作用，降低電池內(nèi)部的應(yīng)力集中，減少電池破裂和短路的風(fēng)險(xiǎn)。此外，電極材料的彈性模量還與其抗疲勞性能相關(guān)，有助于提高電池的循環(huán)壽命和安全性。硬度彈性模量脆性熱穩(wěn)定性當(dāng)電芯受到外部沖擊而出現(xiàn)內(nèi)部短路，使電極材料發(fā)生劇烈的分解反應(yīng)而失效，選擇熱穩(wěn)定性好的電極材料對(duì)于電池碰撞安全性能也十分重要。電芯碰撞性能發(fā)展新型電池材料、新型材料選擇方法與理論以及陽(yáng)極材料電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制是未來(lái)的研究重點(diǎn)。同時(shí)，更加深入地理解硅或合金作為陰極材料在鋰離子電池使用過(guò)程中的失效機(jī)理也是亟待解決的問(wèn)題。3.電芯材料——電極電極材料力學(xué)性能對(duì)電芯機(jī)械強(qiáng)度與安全性的影響外殼是鋰離子電芯的支撐骨架，其主要起到密封和和保護(hù)作用：對(duì)鋰離子電芯的內(nèi)部部件進(jìn)行封裝，防止與外部直接接觸；當(dāng)電芯受到外力時(shí)，作為電池保護(hù)層保護(hù)電芯不受破壞。外殼力學(xué)強(qiáng)度越高，在碰撞時(shí)發(fā)生大變形的風(fēng)險(xiǎn)越小。鋼制外殼鋁制外殼鋁塑膜外殼常用外殼材料主要有：鋼、鋁和鋁塑膜三種。三者中，鋼制外殼具有更高的力學(xué)強(qiáng)度，鋁制外殼次之。但鋁塑膜外殼具有更好的延展性和散熱性能，當(dāng)發(fā)生熱失控時(shí)通常僅會(huì)發(fā)生鼓包，鋼制和鋁制外殼更容易發(fā)生爆炸。電芯碰撞性能3.電芯材料——外殼外殼材料的作用與常用外殼材料F方形電芯平面擠壓實(shí)驗(yàn)根據(jù)曲率變化的不同，整個(gè)過(guò)程可以分為以下三個(gè)階段：階段1：外殼承載階段階段2：內(nèi)芯壓實(shí)階段階段3：塑性硬化階段外殼為電池所受外載荷的主要承受結(jié)構(gòu)；應(yīng)力隨位移的增加而不斷增加，并在階段末達(dá)到27kN左右的峰值載荷。內(nèi)芯高度致密化并出現(xiàn)塑性硬化現(xiàn)象，電池的整體受力以接近線性的形式快速增長(zhǎng)；該階段，外殼對(duì)電池的整體力學(xué)特性基本沒有影響，主要取決于電池內(nèi)芯。外殼開始發(fā)生較大的塑性變形，內(nèi)芯開始逐漸受力；內(nèi)芯由多孔顆粒狀的火星物質(zhì)組成，內(nèi)部存在一定的空隙。因此在階段2的前期，呈現(xiàn)出，隨著電池變形的增加，電池的整體受力基本保持不變；階段2后期，隨著內(nèi)芯致密化程度的增大，電池的整體受力緩慢上升。電芯碰撞性能3.電芯材料方形電芯平面擠壓實(shí)驗(yàn)電池包一般由電池箱體、電池托盤、電池模組、電池罩蓋以及電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)等部分組成。電池托盤電池包底蓋電池包頂蓋電池罩蓋電池模組橫梁典型電池包結(jié)構(gòu)其中，電池箱體處在電池包的最外側(cè)。當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，電池箱首先承受沖擊，是電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的重要載體和防護(hù)結(jié)構(gòu)。通常希望電池箱在碰撞過(guò)程中不要發(fā)生過(guò)大的變形，避免對(duì)內(nèi)部的電池造成擠壓，所以要求電池箱具有一定的力學(xué)強(qiáng)度。電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)1.典型電池包結(jié)構(gòu)上箱體(頂蓋)確保箱體的整體密封以及防塵防水，不作為電池模組的主要承載部件；通?？刹捎娩摪宀牧蠜_壓成型、鋁合金沖壓成型、復(fù)合材料注塑成型等工藝進(jìn)行加工，并在頂蓋上布置一定的加強(qiáng)筋以提高頂蓋的剛度。下箱體(底蓋)電池組的主要保護(hù)和承載部件，需要保證電動(dòng)汽車在多種復(fù)雜工況下電池模組及其內(nèi)部電子元件的牢固穩(wěn)定，避免由于電池模組在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng)而導(dǎo)致的電動(dòng)汽車安全事故。目前常規(guī)的底蓋可以采用高強(qiáng)鋼沖壓拼接、鑄造鋁合金、擠壓鋁合金焊接以及碳纖維材料等進(jìn)行設(shè)計(jì)。加強(qiáng)橫梁用于支撐電池罩蓋和維持電池包底蓋的剛強(qiáng)度性能，減小電池箱在碰撞過(guò)程中的變形。上箱體下箱體加強(qiáng)橫梁加強(qiáng)筋電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)2.電池箱體結(jié)構(gòu)及作用通過(guò)高強(qiáng)度材料制作電池箱、設(shè)計(jì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)和增加箱體厚度等方式能有效提高電池箱的力學(xué)強(qiáng)度，但可能會(huì)導(dǎo)致箱體質(zhì)量較大。通過(guò)對(duì)電池箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以在一定程度上提高電池箱的耐撞性，并降低電池箱的質(zhì)量。對(duì)于電池箱的優(yōu)化主要包括尺寸優(yōu)化、形貌優(yōu)化以及拓?fù)鋬?yōu)化。電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)3.電池箱體優(yōu)化方法電池箱實(shí)物上箱體形貌優(yōu)化加強(qiáng)橫梁拓?fù)鋬?yōu)化電池箱結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)變量迭代曲線圖電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)4.電池箱體優(yōu)化實(shí)例從云圖可以看出，電池組的在碰撞過(guò)程中的最大應(yīng)力主要出現(xiàn)在與結(jié)構(gòu)接觸的邊緣，其大小不足100Mpa，遠(yuǎn)低于金屬材料的屈服強(qiáng)度。并且由于優(yōu)化后的電池包整體質(zhì)量減輕，使得電動(dòng)汽車在發(fā)生碰撞時(shí)內(nèi)部電池組應(yīng)力有所降低。電動(dòng)汽車側(cè)面碰撞仿真模型優(yōu)化前優(yōu)化后電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)4.電池箱體優(yōu)化實(shí)例除了對(duì)于電池箱整體結(jié)構(gòu)與材料等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，也可以根據(jù)電池包的擺放位置，分析主要的受力面，對(duì)電池箱局部進(jìn)行加強(qiáng)。目前的新能源汽車的電池包主要有前艙、底板以及行李艙三種安裝位置。不同的電池布置形式對(duì)于整車和電池包的碰撞性能存在較大影響。前艙安裝底部安裝行李艙安裝電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)5.電池箱體的局部防護(hù)電池包在整車中的常見安裝位置底部安裝是目前主流的安裝方式，尤其對(duì)小型汽車而言。將動(dòng)力電池布置在汽車底部，能夠降低汽車重心、改善整車的碰撞性能，且將電池包安裝在汽車底部，其與整個(gè)車身結(jié)構(gòu)相連，在多種碰撞工況下，車身結(jié)構(gòu)能夠很好地保護(hù)電池包。但是將電池包安裝在汽車底部，電池包的底面是整個(gè)電池包最脆弱的地方，路面的碎石可能擊穿底部的鋼板，造成電池的損壞，甚至其它安全事故。底部布置后部布置兩種不同布置形式下的碰撞仿真電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)5.電池箱體的局部防護(hù)底部安裝的優(yōu)缺點(diǎn)第一道防護(hù)第二道防護(hù)第三道防護(hù)為了確保電池在底部碰撞中的安全，通常會(huì)在電池箱底部采取一定的防護(hù)措施。如：增加地面鋼板的厚度；將兩種具有不同屬性的板堆疊以提高強(qiáng)度；采用高強(qiáng)度材料制造底板；通過(guò)噴涂、熱處理等工藝提高底部板材的強(qiáng)度裝備防撞結(jié)構(gòu)等。特斯拉ModelS底部防撞結(jié)構(gòu)特斯拉ModelS采用三塊鈦合金防護(hù)板來(lái)阻止底部沖擊對(duì)于電池組的危害，三塊護(hù)板沿縱向布置如圖所示。第一塊護(hù)板形狀近似一個(gè)半圓形的中空鋁條，當(dāng)汽車行駛過(guò)程中遭遇路面碎屑或石塊時(shí)，半圓形護(hù)甲會(huì)使物體偏置轉(zhuǎn)向，偏置護(hù)甲也可以使其轉(zhuǎn)向至離動(dòng)力電池組較遠(yuǎn)的地方。吉利銀河H6車型采用底部防撞梁和涂層材料的防護(hù)方法，其在1.5mm厚1180DP鋼板上涂覆了一層1mm厚的PVC涂層，使其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了普通鋼板的2倍以上。應(yīng)用實(shí)例電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)5.電池箱體的局部防護(hù)常用的電池箱底部防護(hù)措施通過(guò)吸收外部沖擊能量來(lái)減小觸底沖擊對(duì)內(nèi)部電池的損傷，也是箱體碰撞防護(hù)中一個(gè)重要方式。如通過(guò)輕質(zhì)吸能結(jié)構(gòu)來(lái)制造箱體，除能對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)外，還能在一定程度上減輕電池箱體的質(zhì)量。上底板下底板波紋板BRAS板1波紋夾芯結(jié)構(gòu)BRAS夾芯結(jié)構(gòu)清華大學(xué)周青教授團(tuán)隊(duì)研制了用于電池箱底部防護(hù)的波紋型填充三明治結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠有效減少電池箱的變形，增強(qiáng)電池包在碰撞中的安全性，并與BARS夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比。電池箱體機(jī)械碰撞防護(hù)5.電池箱體的局部防護(hù)采用輕質(zhì)吸能結(jié)構(gòu)制造電池箱體電解液的作用電解液是組成動(dòng)力電池的核心之一，動(dòng)力電池在工作時(shí)通過(guò)向正負(fù)電極不斷傳送陰陽(yáng)離子，使得電解液內(nèi)部產(chǎn)生電流，與外部的電極一起構(gòu)成完整電路。電解液的類型根據(jù)電解質(zhì)的形態(tài)可以將電解質(zhì)分為液體電解質(zhì)、固體電解質(zhì)和固液混合電解質(zhì)三種。其中液體電解質(zhì)技術(shù)較為成熟，是目前市面上大部分動(dòng)力鋰電池所采用的電解質(zhì)類型。電解液泄露碰撞防護(hù)1.電解液的作用及類型現(xiàn)有鋰離子動(dòng)力電池，大都以鋰鹽作為電解質(zhì)材料，包括四氟硼酸鋰、六氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰等，其中六氟硼酸鋰是目前應(yīng)用最廣的鋰鹽。有機(jī)液體電解液，主要由有機(jī)溶劑、電解質(zhì)和添加劑三部分組成，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性好、凝固點(diǎn)低、沸點(diǎn)高等特點(diǎn)。電解液組成及常用類型目前，常用有機(jī)溶劑包含：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯等有機(jī)碳酸類物質(zhì)。碳酸乙烯酯晶體(室溫)六氟硼酸鋰添加劑用于針對(duì)性地提高電池的某些性能，如穩(wěn)定性、阻燃性等。電解液泄露碰撞防護(hù)2.有機(jī)液體電解液的組成123電解液具有腐蝕性，泄露后可能對(duì)車身結(jié)構(gòu)以及電纜、電氣接口等電子元件造成腐蝕損害，影響車輛安全性。對(duì)設(shè)備的腐蝕損害目前使用的鋰鹽電解質(zhì)存在毒性，泄露后會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，人體接觸后可能會(huì)出現(xiàn)中毒，對(duì)人體和環(huán)境造成危害。此外，以LiBF6為例，高溫下分解還會(huì)產(chǎn)生有毒的PF5氣體。污染環(huán)境、中毒有機(jī)液體電解液泄露后，若遇明火或高溫環(huán)境，可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故，對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)造成重大損失。引發(fā)火災(zāi)或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)毒性！易燃！腐蝕性！有機(jī)液體電解液在發(fā)生碰撞后，由于電芯外殼破損、內(nèi)芯受到擠壓等原因易出現(xiàn)電解液泄露，存在著一定的安全隱患。電解液泄露碰撞防護(hù)3.有機(jī)液體電解液的缺點(diǎn)提高電池外殼力學(xué)強(qiáng)度01通過(guò)改進(jìn)電池外殼的結(jié)構(gòu)或采用力學(xué)性能更好的材料制作電池外殼，提前其力學(xué)強(qiáng)度，降低電池英發(fā)生過(guò)大變形而導(dǎo)致電解液泄露的風(fēng)險(xiǎn)。研發(fā)綠色、安全新型鋰鹽02研發(fā)具有綠色、安全、無(wú)毒、優(yōu)異熱穩(wěn)定性的新型鋰鹽作為鋰離子電池的溶質(zhì)，降低電解液泄露后的危害。選擇性能更好的溶劑03選擇不易揮發(fā)、耐高溫、熱穩(wěn)定性好的溶劑，以降低碰撞中電解液泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。固體溶質(zhì)相對(duì)于液體溶質(zhì)具有更小的泄露風(fēng)險(xiǎn)和更高的碰撞安全性電解液泄露碰撞防護(hù)4.電解液泄露的防護(hù)措施實(shí)事求是敢為人先電動(dòng)汽車整車被動(dòng)安全二電動(dòng)汽車整車碰撞安全1.電動(dòng)汽車的發(fā)展

電動(dòng)汽車的普及隨著環(huán)保意識(shí)的提高和技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)汽車在全球范圍內(nèi)的使用越來(lái)越廣泛。電動(dòng)汽車市場(chǎng)的增長(zhǎng)政府政策支持和技術(shù)創(chuàng)新共同推動(dòng)了電動(dòng)汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展。電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈的完善電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈逐漸形成，包括電池、電機(jī)、電控等關(guān)鍵技術(shù)的突破。電動(dòng)汽車整車碰撞安全2.電動(dòng)汽車碰撞安全的重要性保護(hù)乘客和行人安全：在碰撞中保護(hù)乘客和行人的生命安全，降低受傷甚至死亡的風(fēng)險(xiǎn)提高車輛性能：通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)提高車輛的抗撞性能，降低事故后車輛的維修成本符合法規(guī)要求：滿足相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，確保車輛的安全性能電動(dòng)汽車整車碰撞安全3.碰撞事故中的人體損傷機(jī)理碰撞事故中乘員受傷的主要原因：1）“一次碰撞”向乘員傳遞的加速度超出了人體耐受極限，損傷人體器官2）乘員在碰撞時(shí)受到外部剛硬物體侵入乘員艙內(nèi)部的擠壓而發(fā)生傷亡3）乘員受到單次或多次“二次碰撞”傷害4）乘員在碰撞中因乘員艙變形過(guò)大導(dǎo)致乘員生存空間不足而發(fā)生傷亡事故電動(dòng)汽車整車碰撞安全由于電動(dòng)機(jī)的緊湊結(jié)構(gòu)，碰撞時(shí)可能對(duì)乘客艙造成更大壓力。動(dòng)力系統(tǒng)影響電池組在碰撞時(shí)可能發(fā)生泄漏、短路或熱失控，需要特殊防護(hù)措施。電池組安全針對(duì)電動(dòng)汽車的特點(diǎn)，需要重新設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)碰撞安全性。車身結(jié)構(gòu)要求4.電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)的特殊性電動(dòng)汽車整車碰撞安全5.電動(dòng)汽車在碰撞中可能對(duì)人體造成的額外傷害在碰撞發(fā)生時(shí)，由于慣性作用蓄電池組可能沖入乘員艙，對(duì)乘員造成機(jī)械沖擊傷害。機(jī)械沖擊傷害動(dòng)力蓄電池和電力系統(tǒng)負(fù)載可能因?yàn)榕鲎捕鴮?dǎo)致遮欄/外殼甚至絕緣保護(hù)層等破裂電擊傷害動(dòng)力蓄電池中含有腐蝕性的電解液，在碰撞過(guò)程中有可能泄漏、飛濺至乘員艙電化學(xué)腐蝕電動(dòng)汽車整車碰撞安全6.碰撞安全性設(shè)計(jì)要求汽車可以被劃分為乘員安全區(qū)（1區(qū)）和緩沖吸能區(qū)（2區(qū)）兩大類區(qū)域在設(shè)計(jì)上，為了保證乘員艙內(nèi)人員不因結(jié)構(gòu)侵入而受到傷害，必須要使1區(qū)變形較小，減少結(jié)構(gòu)的侵入；2區(qū)結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生合理變形，通過(guò)塑性變形或結(jié)構(gòu)失效來(lái)吸收碰撞能量電動(dòng)汽車整車碰撞安全7.碰撞安全性研究方法實(shí)車碰撞試驗(yàn)法實(shí)車碰撞試驗(yàn)法，主要分為實(shí)車碰撞試驗(yàn)、臺(tái)架沖擊試驗(yàn)、臺(tái)車碰撞模擬試驗(yàn)和靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)四大類。實(shí)車碰撞試驗(yàn)法是將整車按照相應(yīng)法規(guī)或規(guī)則的要求進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，其中包括固定壁障碰撞、移動(dòng)壁障碰撞及車對(duì)車碰撞等試驗(yàn)。電動(dòng)汽車整車碰撞安全7.碰撞安全性研究方法計(jì)算機(jī)仿真模擬法仿真模擬法方法在汽車被動(dòng)安全領(lǐng)域主要分為如下兩種：多剛體動(dòng)力學(xué)方法和有限元仿真方法，其中有限元仿真方法在整車碰撞分析中應(yīng)用較多，而多剛度動(dòng)力學(xué)方法在乘員約束系統(tǒng)計(jì)算分析中應(yīng)用較多。電動(dòng)汽車碰撞法規(guī)、測(cè)試與評(píng)估1.正面碰撞安全法規(guī)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)的FMVSS208和歐洲ECER94等，這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)正面碰撞安全性能提出了要求GB11551-2014《汽車正面碰撞的乘員保護(hù)》對(duì)正面碰撞安全性能提出了要求國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)C-NCAP（新車評(píng)價(jià)規(guī)程）正面100%重疊剛性壁障試驗(yàn)正面50%重疊移動(dòng)漸進(jìn)變形壁障（MPDB）試驗(yàn)電動(dòng)汽車碰撞法規(guī)、測(cè)試與評(píng)估2.側(cè)面碰撞安全法規(guī)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)的FMVSS218和歐洲ECER95等，這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)側(cè)面碰撞安全性能提出了要求GB20071-2006《汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》和GB/T37337-2019《汽車側(cè)面柱碰撞的乘員保護(hù)》對(duì)側(cè)面碰撞安全性能提出了要求國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車碰撞法規(guī)、測(cè)試與評(píng)估C-NCAP（新車評(píng)價(jià)規(guī)程）側(cè)面柱撞試驗(yàn)電動(dòng)汽車碰撞法規(guī)、測(cè)試與評(píng)估3.尾部碰撞安全法規(guī)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)的FMVSS301和歐洲ECER34等，這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)汽車的尾部碰撞安全性能提出了要求GB20072-2006《乘用車后碰撞燃油系統(tǒng)安全要求》對(duì)汽車尾部碰撞安全性能提出了要求國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車碰撞法規(guī)、測(cè)試與評(píng)估4.行人保護(hù)安全法規(guī)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)的GTR和歐洲EEVC等，這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)行人保護(hù)性能提出了要求GB/T24550-2009《汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù)》對(duì)行人保護(hù)性能提出了要求國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車碰撞法規(guī)、測(cè)試與評(píng)估5.評(píng)價(jià)指標(biāo)與分析乘員保護(hù)評(píng)估碰撞過(guò)程中乘員的傷害程度，主要通過(guò)假人身上的傳感器收集數(shù)據(jù)，分析頭部、胸部、腹部等部位的加速度、速度等指標(biāo)。電池包安全評(píng)估電池包在碰撞過(guò)程中的安全性，包括電池包的位移、擠壓、燃燒等情況。結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估車身結(jié)構(gòu)在碰撞后的完整性，以及關(guān)鍵部位如門框、A柱、B柱等的變形、加速度情況。結(jié)果分析根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)電動(dòng)汽車的碰撞安全性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)建議，為電動(dòng)汽車的安全設(shè)計(jì)提供依據(jù)。電動(dòng)汽車碰撞法規(guī)、測(cè)試與評(píng)估電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)1.正面碰撞安全性設(shè)計(jì)正面碰撞過(guò)程中的傳力路徑正面碰撞過(guò)程中的整車吸能分析正面碰撞安全性設(shè)計(jì)要點(diǎn)車輛前端結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，使其正面碰撞傳力路徑完整并且能夠引導(dǎo)相應(yīng)結(jié)構(gòu)件充分變形吸能。2.汽車正面碰撞結(jié)構(gòu)變形控制要求最大變形量控制合理的變形次序不僅能夠使結(jié)構(gòu)有效發(fā)揮變形吸能作用，同時(shí)也能夠在一定程度上引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定變形模式。汽車耐撞結(jié)構(gòu)在連接失效的情況下，會(huì)導(dǎo)致碰撞能量耗散不足，大部分剩余動(dòng)能輸入到剛性較大的乘員艙上，因此，結(jié)構(gòu)的有效性對(duì)碰撞安全性有決定作用。正面碰撞過(guò)程中車體結(jié)構(gòu)侵入乘員空間造成的接觸傷害是乘員損傷的主要成因之一，因此需要控制最大變形量，將碰撞變形限制在一定區(qū)域內(nèi)，實(shí)際車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，控制最大變形量的方法是設(shè)計(jì)變形截止結(jié)構(gòu)。不同變形模式能量吸收能力有很大差異，所以應(yīng)針對(duì)多種碰撞條件設(shè)計(jì)，使得吸能結(jié)構(gòu)在碰撞中發(fā)生穩(wěn)定的變形，充分發(fā)揮變形吸能作用?？刂平Y(jié)構(gòu)變形模式結(jié)構(gòu)變形次序的控制保證結(jié)構(gòu)有效性電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)3.電動(dòng)汽車正面碰撞安全性設(shè)計(jì)的特殊性電池變形情況分析由于電池包在受擠壓力過(guò)大或者擠壓變形量過(guò)大的情況下可能產(chǎn)生起火、爆炸現(xiàn)象，因此需要將動(dòng)力電池?cái)D壓方向上的變形量納入分析當(dāng)中。由于電池包加速度值過(guò)大有可能會(huì)使電池包內(nèi)部發(fā)生短路甚至著火爆炸等現(xiàn)象，因此需要將電池包的加速度最大值納入分析當(dāng)中。載荷傳遞路徑由于電動(dòng)汽車采用柔性的高壓線傳遞電能，其空間布置有一定的靈活性，可以通過(guò)更好地布置力學(xué)傳遞路徑，使整個(gè)車身結(jié)構(gòu)參與到碰撞吸能中，有利于碰撞能量的迅速吸收和發(fā)散。電池包加速度情況分析電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)4.側(cè)面碰撞安全性設(shè)計(jì)側(cè)面碰撞過(guò)程中的傳力路徑側(cè)面碰撞過(guò)程中的整車變形分析側(cè)面碰撞安全性設(shè)計(jì)要點(diǎn)側(cè)面碰撞安全性設(shè)計(jì)過(guò)程中需要針對(duì)B柱和車門結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，避免出現(xiàn)侵入速度過(guò)大、侵入量過(guò)大等情況。電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)4.側(cè)面碰撞安全性設(shè)計(jì)最大變形量控制正面碰撞過(guò)程中車體結(jié)構(gòu)侵入乘員空間造成的接觸傷害是乘員損傷的主要成因之一，因此需要控制最大變形量，將碰撞變形限制在一定區(qū)域內(nèi)，實(shí)際車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，控制最大變形量的方法是設(shè)計(jì)變形截止結(jié)構(gòu)?？刂平Y(jié)構(gòu)變形模式車門中部和中下部在側(cè)面碰撞過(guò)程中侵入量很大，會(huì)嚴(yán)重影響乘員的救生效率，因此可以通過(guò)增加車門防撞梁來(lái)減少車門結(jié)構(gòu)在碰撞中的結(jié)構(gòu)變形。B柱結(jié)構(gòu)是側(cè)面碰撞的主要吸能和受力部件，需要對(duì)B柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，選擇正確的材料，使B柱變形和吸能特性得到提升，進(jìn)而提升側(cè)面碰撞安全性能。B柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)車門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)側(cè)面碰撞發(fā)生時(shí)，門檻梁部位因?yàn)槠鋭偠容^弱會(huì)產(chǎn)生很大的侵入變形，在設(shè)計(jì)的時(shí)候可以將B柱下端延伸到門檻梁上；也可以在門檻梁里增加支撐板或者改變其材料、厚度，都可使車身側(cè)面結(jié)構(gòu)的侵入量降低。門檻梁設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)5.電動(dòng)汽車側(cè)面碰撞安全性設(shè)計(jì)的特殊性B柱最大變形量安裝電池包后，B柱下部變形減小，但上部變形增大。安裝電池包后，B柱下部傳力增大，車頂橫梁傳力減小。這說(shuō)明安裝電池包后車體下部剛度增大，而上部剛度相對(duì)降低，會(huì)增加乘員頭、胸部傷害風(fēng)險(xiǎn)。地板結(jié)構(gòu)變形由于電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池包大多布置在車身地板下方，地板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，這導(dǎo)致側(cè)面碰撞過(guò)程中門檻梁的變形就會(huì)相對(duì)較小。電動(dòng)汽車在側(cè)面碰撞過(guò)程中前后門的侵入量有所增加，且座椅后安裝點(diǎn)處的地板變形較嚴(yán)重。結(jié)構(gòu)截面力電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)6.行人保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)改變保險(xiǎn)杠的材料：通過(guò)采用剛度相對(duì)較低的復(fù)合材料或高分子材料，可以有效降低腿部的損傷程度。設(shè)置吸能塊：車身保險(xiǎn)杠必須有足夠的變形空間來(lái)限制碰撞時(shí)脛骨加速度的峰值，通過(guò)改變吸能塊的結(jié)構(gòu)，能夠增加有效吸能空間和降低腿部所受到的傷害。增大接觸面積：增大腿部與保險(xiǎn)杠的碰撞接觸面積，可以降低小腿的應(yīng)力、膝關(guān)節(jié)的側(cè)向彎曲和小腿的彎曲，從而可以有效降低腿部損傷。改變保險(xiǎn)杠的位置：適當(dāng)增加保險(xiǎn)杠與發(fā)動(dòng)機(jī)罩前的距離、適當(dāng)降低保險(xiǎn)杠的離地高度都將對(duì)行人腿部有較好的保護(hù)效果。下肢碰撞保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)6.行人保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)增加碰撞壓縮距離：頭部重傷往往是由于撞到前艙下的硬物造成的，因此增大碰撞壓縮距離可以有效降低頭部損傷和吸收頭部碰撞動(dòng)能。調(diào)整前艙剛度：降低發(fā)動(dòng)機(jī)罩的剛度可以降低行人頭部與發(fā)動(dòng)機(jī)罩的撞擊力，可設(shè)計(jì)三明治式前艙來(lái)降低前艙剛度和增加碰撞深度，還可以通過(guò)減小前艙蓋外板的厚度，改變前艙內(nèi)、外板截面形式等來(lái)降低前艙的剛度。調(diào)整前艙蓋鉸鏈設(shè)計(jì)：一種有效的方法是將鉸接點(diǎn)布置在碰撞區(qū)域外，或?qū)⑵湓O(shè)計(jì)成可壓塌的機(jī)構(gòu)。采用車外安全保護(hù)氣囊：前風(fēng)窗玻璃和A柱式頭部碰撞的危險(xiǎn)區(qū)域，采用前風(fēng)窗玻璃氣囊可使行人頭部不與前風(fēng)窗玻璃或A柱接觸，從而減小頭部撞擊HPC值。頭部碰撞保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車碰撞安全設(shè)計(jì)未來(lái)電動(dòng)汽車碰撞安全的發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)電池安全技術(shù)研發(fā)更先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)，提高電池?zé)峁芾砗桶踩?，降低電池起火風(fēng)險(xiǎn)。車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化利用新材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，提高電動(dòng)汽車車身抗撞能力和乘員保護(hù)效果。安全輔助系統(tǒng)升級(jí)改進(jìn)碰撞預(yù)警和自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)，提高車輛主動(dòng)安全性能。1.技術(shù)創(chuàng)新與新材料的應(yīng)用2.政策法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)制定制定更嚴(yán)格的電動(dòng)汽車碰撞安全法規(guī)針對(duì)電動(dòng)汽車的特點(diǎn)，制定更具體、更嚴(yán)格的碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法。強(qiáng)化監(jiān)管力度加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)管，確保車輛安全性能達(dá)標(biāo)。建立國(guó)際合作機(jī)制推動(dòng)國(guó)際間電動(dòng)汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，促進(jìn)技術(shù)交流與合作。未來(lái)電動(dòng)汽車碰撞安全的發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)3.提高公眾對(duì)電動(dòng)汽車碰撞安全的認(rèn)知與意識(shí)通過(guò)媒體、網(wǎng)絡(luò)等渠道，普及電動(dòng)汽車碰撞安全知識(shí)，提高公眾安全意識(shí)。開展宣傳教育活動(dòng)對(duì)電動(dòng)汽車用戶進(jìn)行安全駕駛培訓(xùn)，指導(dǎo)用戶正確使用和維護(hù)車輛，避免發(fā)生碰撞事故。培訓(xùn)與指導(dǎo)鼓勵(lì)用戶在發(fā)生事故后及時(shí)報(bào)告，為電動(dòng)汽車碰撞安全研究提供實(shí)踐案例和數(shù)據(jù)支持。建立信息反饋機(jī)制未來(lái)電動(dòng)汽車碰撞安全的發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)實(shí)事求是敢為人先智能約束系統(tǒng)安全性三智能安全帶系統(tǒng)近年來(lái)，在傳統(tǒng)三點(diǎn)式安全帶的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了各種新型安全帶，如復(fù)合敏感鎖止式安全帶、限力式安全帶、預(yù)緊限力式安全帶、氣囊式安全帶和主動(dòng)預(yù)緊式安全帶等。英國(guó)工程師GeorgeCayley1.概述安全帶的起源和發(fā)展安全帶按固定方式分類，大致可分為兩點(diǎn)式、肩帶式、三點(diǎn)式和四點(diǎn)式。兩點(diǎn)式肩帶式三點(diǎn)式四點(diǎn)式1.概述安全帶類別智能安全帶系統(tǒng)安全帶按功能分類大致可分為普通式、限力式、預(yù)緊式、預(yù)緊限力式和預(yù)卷式預(yù)緊限力式。1）普通式鎖止式安全帶：安全帶拉到一定長(zhǎng)度時(shí)，其卷收器就會(huì)被卡爪卡住，安全帶就不會(huì)再拉長(zhǎng)，只有安全帶回收和卷收器回卷的時(shí)候卡爪才會(huì)松開。2）限力式安全帶：在普通式安全帶的基礎(chǔ)上，限力式安全帶在卷收器中增加了限力桿，它將作用在安全帶上的力限制在設(shè)定的某一定范圍內(nèi)。3）預(yù)緊式安全帶：在碰撞時(shí)可以感知一定的沖擊，是通過(guò)氣體發(fā)生劑等產(chǎn)生動(dòng)作，瞬間拉近安全帶的裝置。4）預(yù)緊限力式安全：相對(duì)限力式，增加了預(yù)緊裝置。5）預(yù)卷式預(yù)緊限力式安全帶：也被稱為主動(dòng)預(yù)緊式安全帶、可逆預(yù)緊式安全帶或電機(jī)安全帶。這種安全帶在預(yù)緊限力式的基礎(chǔ)上增加了預(yù)卷電機(jī)系統(tǒng)。智能安全帶系統(tǒng)1.概述安全帶類別復(fù)合敏感鎖止式安全帶主要由織帶、卷收器、帶扣、吊環(huán)、安裝固定點(diǎn)等組成。1）織帶用于約束乘員身體，可以拉出和自動(dòng)回卷。2）帶扣是提供鎖舌插入及解鎖的部件。3）吊環(huán)是車內(nèi)布置的安全帶織帶變向?qū)蚣?）卷收器是實(shí)現(xiàn)安全帶功能的核心部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其發(fā)展經(jīng)歷了無(wú)鎖式卷收器、自鎖式卷收器、緊急鎖止式卷收器、限力式卷收器及預(yù)緊限力式卷收器等幾次革新。5）安裝固定點(diǎn)是用來(lái)固定安全帶的結(jié)構(gòu)或部件。1-織帶2-帶扣3-吊環(huán)4-卷收器5-安裝固定點(diǎn)2.基本組成與原理復(fù)合敏感鎖止式安全帶的組成智能安全帶系統(tǒng)1-骨骼支架2-卷簧回卷端3-織帶卷軸4-卷收器鎖止端1-卷簧端蓋2-左棘爪3-卷軸4-棘爪連桿5-慣性擺塊6-緩沖簧7-軸套8-鎖止擺輪9-右棘爪10-慣性壓簧11-鎖止端蓋12-敏感鋼球13-車感座臂組件14-車感底座15-支架16-卷簧蓋17-芯頭18-卷簧卷收器整體結(jié)構(gòu)卷收器爆炸圖2.基本組成與原理復(fù)合敏感鎖止式安全帶卷收器的工作原理智能安全帶系統(tǒng)1）卷收器的拉出、回卷原理織帶的拉出、回卷是由盤簧側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)織帶拉出時(shí)：卷軸3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)芯軸5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)盤簧4由a端8開始順時(shí)針拉卷織帶停止拉出當(dāng)織帶釋放時(shí)：盤簧4自動(dòng)逆時(shí)針回卷帶動(dòng)芯頭卷軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)織帶回卷1-支架2-盤簧壓蓋3-卷軸4-盤簧5-芯軸6-卷簧端蓋7-脹銷8-盤簧a端9-盤簧b端拉出、回卷原理2.基本組成與原理復(fù)合敏感鎖止式安全帶卷收器的工作原理智能安全帶系統(tǒng)卷收器的拉出、回卷原理2.基本組成與原理復(fù)合敏感鎖止式安全帶卷收器的工作原理智能安全帶系統(tǒng)鎖止方式有三種：織帶拉出加速敏感鎖止、車身傾斜鎖止、減速敏感鎖止。2）卷收器的鎖止原理1-圓柱端部2-凹槽a

3-鎖止端蓋內(nèi)圈凸起4-擺塊左端部5-擺輪凸起6-圓柱凸起a7-卷軸套8-鎖止端蓋9-慣性擺塊10-慣性壓簧11-凹槽b12-圓柱凸起b13-傾斜鎖止組件14-卷軸a處15-右棘爪16-棘爪連桿17-支架18-卷軸19-卷軸端部中心20-鎖止擺輪21-鎖止擺輪撐簧a)整體鎖止結(jié)構(gòu)b)鎖止擺輪內(nèi)側(cè)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)合敏感鎖止式安全帶鎖止原理2.基本組成與原理復(fù)合敏感鎖止式安全帶卷收器的工作原理智能安全帶系統(tǒng)當(dāng)織帶加速度＞0.8g時(shí)，卷軸18、鎖止擺輪20等逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；慣性擺塊9由于足夠的慣性作用克服彈簧10的力繞擺輪6處的軸相對(duì)于擺輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的相對(duì)角度（5°~8°)時(shí)，即擺塊左端抬起一定的高度后，擺塊左端部被鎖止端蓋的內(nèi)圈凸起3(8個(gè)凸起中一個(gè)）擋住；鎖止擺輪在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，慣性擺塊左端被鎖止擺輪上的凸起4阻擋，使得慣性擺塊和鎖止擺輪的運(yùn)動(dòng)都被阻止了，相對(duì)于支架17和鎖止端蓋8靜止。這時(shí)卷軸繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧21被壓縮緩沖，同時(shí)，右棘爪15的圓柱凸起12和棘爪連桿16的圓柱端部1分別被與他們接觸的鎖止擺輪20的凹槽2和11的邊緣型線驅(qū)動(dòng)，使得右棘爪繞卷軸14處的軸順時(shí)針相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)伸出，與支架17的前側(cè)齒圈嚙合鎖?。患B桿也同時(shí)繞卷軸14處的軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使得另一側(cè)的左棘爪順時(shí)針伸出，與另一側(cè)的支架齒圈嚙合；卷軸被鎖死，織帶不再拉出，鎖止完畢?？棊Ю黾铀倜舾墟i止過(guò)程：2.基本組成與原理復(fù)合敏感鎖止式安全帶卷收器的工作原理智能安全帶系統(tǒng)車身傾斜及減速敏感鎖止機(jī)構(gòu)原理a)完整組件結(jié)構(gòu)b)組件結(jié)構(gòu)剖面

1-車感臂2-車感底座3-鉸接軸4-車感座5-鋼球6-圓錐斜槽7-車感臂頂端8-車感座側(cè)板1）當(dāng)汽車車身傾斜時(shí)，鋼球由于重力作用沿車感座4的圓錐斜槽6滾動(dòng)，車感臂1抬起。2）當(dāng)車感臂抬起一定角度的時(shí)候，車感臂頂端7會(huì)頂住鎖止擺輪20周圍均布的棘齒，使得鎖止擺輪停止運(yùn)動(dòng)。3）之后系列動(dòng)作與織帶加速敏感鎖止原理敘述中所述的鎖止擺輪的運(yùn)動(dòng)被阻止后的動(dòng)作完全一致。1）當(dāng)車身加速或者急減速時(shí)，鋼球由于慣性作用，相對(duì)于車感座沿圓錐斜槽6運(yùn)動(dòng)，使得車感臂抬起。2）當(dāng)車身加速度或減速度達(dá)到一定的值時(shí)（一般在0.3g~0.45g)，車感臂抬起到位，起到和傾斜鎖止同樣的作用。車身傾斜鎖止過(guò)程：減速敏感鎖止過(guò)程：2.基本組成與原理復(fù)合敏感鎖止式安全帶卷收器的工作原理智能安全帶系統(tǒng)卷收器的鎖止原理2.基本組成與原理復(fù)合敏感鎖止式安全帶卷收器的工作原理智能安全帶系統(tǒng)預(yù)緊限力式安全帶：在復(fù)合敏感式安全帶基礎(chǔ)上，整合添加了織帶預(yù)拉緊功能以及織帶拉力限制功能。織帶預(yù)拉緊功能實(shí)現(xiàn)途徑：卷收器預(yù)緊、鎖扣預(yù)緊器織帶拉力限制功能實(shí)現(xiàn)途徑：織帶拉力限制器-限力桿預(yù)緊限力式安全帶總成實(shí)物鋼球式預(yù)緊卷收器實(shí)物圖預(yù)緊式鎖扣實(shí)物圖齒輪齒條式預(yù)緊卷收器2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理智能安全帶系統(tǒng)當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)，車身傳感器輸出碰撞信號(hào)，預(yù)緊器迅速工作，通過(guò)：預(yù)緊限力式安全帶的工作過(guò)程向胸部的力胸部位移胸部承受壓力小上體移動(dòng)量小a)碰撞瞬間迅速卷緊b)安全帶勒力保持一定限度c)胸部力-位移圖普通安全帶預(yù)緊限力安全帶2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理卷收器端以及鎖扣端回拉織帶，控制乘員位移；而后織帶張力快速增加，張力達(dá)到一定閾值之后限力器開始發(fā)生塑性變形吸收能量，最終降低乘員胸部所受壓力。智能安全帶系統(tǒng)預(yù)緊限力式安全帶的工作過(guò)程2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理智能安全帶系統(tǒng)鋼球式預(yù)緊器利用鋼球以及設(shè)計(jì)有凹槽的預(yù)緊輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)高壓氣體推動(dòng)鋼球，鋼球移動(dòng)的同時(shí)與預(yù)緊輪上的凹槽嵌合并推動(dòng)預(yù)緊輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)織帶回收。齒輪齒條式預(yù)緊器則采用齒輪齒條組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，高壓氣體推動(dòng)齒條設(shè)計(jì)有活塞的一端，齒條移動(dòng)并與安裝在卷筒一端的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)卷筒的回轉(zhuǎn)回收織帶。齒輪齒條式預(yù)緊卷收器鋼球式預(yù)緊卷收器1-氣體發(fā)生器2-預(yù)緊輪3-鋼球齒輪齒條式預(yù)緊卷收器1-氣體發(fā)生器2-齒條3-預(yù)緊齒輪1）卷收器預(yù)緊通過(guò)卷收器回轉(zhuǎn)卷筒實(shí)現(xiàn)織帶回收預(yù)緊，常見的有鋼球式預(yù)緊器和齒輪齒條式預(yù)緊器等;2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理鋼球式預(yù)緊器智能安全帶系統(tǒng)鋼球與預(yù)緊輪的傳動(dòng)方案，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；齒輪齒條方案，由于齒條的活塞端受到高壓氣體的集中壓力較大，對(duì)該處的氣缸壁強(qiáng)度要求較高，設(shè)計(jì)不當(dāng)可能導(dǎo)致氣缸炸裂。兩種預(yù)緊卷收器優(yōu)缺點(diǎn)：2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理智能安全帶系統(tǒng)鎖扣與預(yù)緊器之間通過(guò)鋼纜連接，預(yù)緊器的動(dòng)力來(lái)源為氣體發(fā)生器產(chǎn)生的高壓高速氣體，氣體沖擊圓筒內(nèi)的活塞，活塞在向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，帶動(dòng)鋼纜下拉鎖扣，實(shí)現(xiàn)織帶的預(yù)緊功能。圓筒6側(cè)面采用弧面設(shè)計(jì)，配置小鋼球，避免了織帶預(yù)緊成功后被復(fù)原的情況。2）鎖扣預(yù)緊器鎖扣預(yù)緊原理1-線纜2-氣體發(fā)生器3-織帶4-氣壓5-活塞6-圓筒2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理鎖扣預(yù)緊器通過(guò)回拉鎖扣實(shí)現(xiàn)織帶預(yù)緊的目的，其工作原理如圖所示。鎖扣預(yù)緊實(shí)物圖智能安全帶系統(tǒng)鎖扣預(yù)緊器工作過(guò)程2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理智能安全帶系統(tǒng)在卷筒內(nèi)部集成一根限力桿，當(dāng)織帶拉力達(dá)到一定閾值時(shí)，限力桿發(fā)生塑性扭轉(zhuǎn)變形，吸收織帶上的部分張力，以降低織帶拉力。3）織帶拉力限制器限力桿作用原理1-轉(zhuǎn)軸2-支架3-限力桿4-定軸盤

5-轉(zhuǎn)軸套6-棘爪7-轉(zhuǎn)軸右端凸起2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理目前主流的限力機(jī)構(gòu)是限力桿，如圖所示，智能安全帶系統(tǒng)織帶拉力限制器-未發(fā)生碰撞時(shí)：卷收器正常工作時(shí)：轉(zhuǎn)軸1與限力桿3和定軸盤4不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，它們一起同步運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于復(fù)合敏感鎖止式卷收器轉(zhuǎn)軸這一個(gè)零件。卷收器正常鎖止時(shí)：棘爪6伸出使定軸盤4相對(duì)于支架不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，又通過(guò)7處的鉚接限制轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)，從而使織帶無(wú)法拉出，這時(shí)的轉(zhuǎn)軸1、限力桿3和定軸盤4相當(dāng)于復(fù)合敏感鎖止式卷收器轉(zhuǎn)軸這個(gè)零件。發(fā)生碰撞時(shí)卷收器快速鎖止：定軸盤蓋相對(duì)于支架不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。但是由于織帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸1產(chǎn)生巨大的沖擊，使得7處的鉚接凸起被切斷，而后轉(zhuǎn)軸1與定軸盤4通過(guò)限力桿3的扭轉(zhuǎn)而相對(duì)扭轉(zhuǎn)?？棊Юο拗破?發(fā)生碰撞時(shí)：2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理智能安全帶系統(tǒng)預(yù)緊限力式卷收器工作過(guò)程（齒輪齒條式+織帶拉力限制器）2.基本組成與原理預(yù)緊限力式安全帶的組成及工作原理智能安全帶系統(tǒng)1）定義和組成主動(dòng)預(yù)緊式安全帶也稱可逆預(yù)緊式安全帶或電機(jī)安全帶，主要由直流電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、卷收器、電子控制單元組成。它能夠在碰撞事故發(fā)生之前進(jìn)行安全帶卷收預(yù)緊，并能實(shí)現(xiàn)重復(fù)可逆預(yù)緊的安全帶。在主動(dòng)預(yù)緊式安全帶基礎(chǔ)上，可以集成若干高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，如正面碰撞預(yù)警系統(tǒng)、車道偏離警示系統(tǒng)和疲勞駕駛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它也是未來(lái)主動(dòng)預(yù)緊式安全帶最具代表性的一種，可以稱它為集成主動(dòng)預(yù)緊式安全帶。均勝電動(dòng)安全帶

正面碰撞預(yù)警系統(tǒng)

車道偏離警示系統(tǒng)疲勞駕駛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

電子控制單元傳動(dòng)機(jī)構(gòu)預(yù)警解除碰撞預(yù)緊危險(xiǎn)提醒通信模塊高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)主動(dòng)預(yù)緊式安全帶功能集成主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的邏輯結(jié)構(gòu)2.基本組成與原理主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的組成及工作原理智能安全帶系統(tǒng)2）工作原理集成主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的電子控制單元包含有通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電流檢測(cè)模塊等。電子控制單元通過(guò)通信模塊總線接收高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)傳感器的信號(hào)，根據(jù)提供的危急信號(hào)的緊急程度來(lái)控制輸入電機(jī)的電壓和電流，控制直流電機(jī)執(zhí)行正反轉(zhuǎn);通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)安全帶卷收器，實(shí)現(xiàn)安全帶不同的預(yù)緊速度和預(yù)緊力;當(dāng)電機(jī)的輸入電流達(dá)到程序中設(shè)定的控制電流值時(shí)停止正轉(zhuǎn)進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài);當(dāng)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)提供事故風(fēng)險(xiǎn)解除信號(hào)時(shí)，電子控制單元控制電機(jī)執(zhí)行反轉(zhuǎn)，解除預(yù)緊鎖止功能。2.基本組成與原理主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的組成及工作原理集成主動(dòng)預(yù)緊式安全帶可多次重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)預(yù)警提醒、主動(dòng)預(yù)緊和解除預(yù)緊的功能，還能夠提前糾正乘員的非正常坐姿，實(shí)現(xiàn)“避撞與降損”的雙重目標(biāo)。優(yōu)點(diǎn)：智能安全帶系統(tǒng)分心駕駛已經(jīng)成為現(xiàn)今道路上對(duì)駕駛者和乘客最主要的威脅之一。研究發(fā)現(xiàn)，在超過(guò)80%的碰撞中，駕駛者在此前3秒都曾有過(guò)分心。自動(dòng)緊急轉(zhuǎn)向能減少多種碰撞的可能性和嚴(yán)重程度，包括在高速駕駛中發(fā)生的輕微重疊碰撞，配備自動(dòng)緊急轉(zhuǎn)向的車輛能大幅增強(qiáng)道路安全性。然而，乘員在自動(dòng)緊急轉(zhuǎn)向過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同方向的橫向離位，從而破壞了原有約束系統(tǒng)的保護(hù)效能。相較于傳統(tǒng)安全帶，配備主動(dòng)預(yù)緊式安全帶后，乘員的橫向離位可以得到不同程度的改善那么，在主動(dòng)預(yù)緊式安全帶介入后改善乘員的橫向離位基礎(chǔ)上，主動(dòng)預(yù)緊式安全帶介入后對(duì)乘員的損傷有怎樣的改善？3.工程實(shí)踐先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)-自動(dòng)緊急轉(zhuǎn)向（AES）智能安全帶系統(tǒng)利用PreScan、CarSim、MatLab/SimuLink三個(gè)軟件搭建主動(dòng)安全部分的仿真測(cè)試平臺(tái)，被動(dòng)安全方面利用PRIMER和MADYMO軟件搭建車輛追尾模型和駕駛員側(cè)約束系統(tǒng)。1）仿真測(cè)試場(chǎng)景的搭建場(chǎng)景假設(shè)：由于前方行人從道路旁的樹叢中突然竄出，白色卡車采取制動(dòng)措施，后方雅力士（車速為80km/h）由于距離過(guò)近不得不采取自動(dòng)緊急轉(zhuǎn)向操作，在轉(zhuǎn)向過(guò)程中與旁車道的SUV（車速為20km/h）發(fā)生追尾事故。3.工程實(shí)踐模型建立及工況智能安全帶系統(tǒng)2）追尾車輛有限元模型的建立選用2010款豐田雅力士整車碰撞有限元模型為研究車型3）被追尾車輛模型的建立被追尾車輛選擇某款SUV4）駕駛員側(cè)約束系統(tǒng)的建立安全帶限力安全帶預(yù)緊時(shí)間安全氣囊泄氣孔直徑安全氣囊點(diǎn)爆時(shí)間轉(zhuǎn)向管柱壓潰行程轉(zhuǎn)向管柱壓潰力3500N18ms30mm20ms80mm2200N對(duì)約束系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在駕駛員側(cè)放置HybridIII男性第50百分位假人，根據(jù)正碰試驗(yàn)報(bào)告調(diào)整合適的假人坐姿，最終建好駕駛員側(cè)約束系統(tǒng)。5）轉(zhuǎn)向強(qiáng)度轉(zhuǎn)向強(qiáng)度選為0.6g3.工程實(shí)踐模型建立及工況智能安全帶系統(tǒng)左傾離位狀態(tài)下主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的介入前后損傷對(duì)比右傾離位狀態(tài)下主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的介入前后損傷對(duì)比3.工程實(shí)踐主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的介入結(jié)果分析：智能安全帶系統(tǒng)以右傾離位為例，同時(shí)刻下假人與安全氣囊接觸情況對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)在主動(dòng)預(yù)緊式安全帶介入后，假人與氣囊的接觸時(shí)間相對(duì)晚一些，這避免了氣囊在彈開階段與假人發(fā)生接觸產(chǎn)生更大的傷害。a)

ACR介入前b)ACR介入后3.工程實(shí)踐主動(dòng)預(yù)緊式安全帶的介入結(jié)果分析：智能安全帶系統(tǒng)隨著汽車電子技術(shù)的迅速發(fā)展，安全帶將朝著多功能，集成化和智能化方向不斷發(fā)展。將安全帶系統(tǒng)與車載娛樂系統(tǒng)相連接，提供視頻、音樂等娛樂功能，提升駕駛體驗(yàn)。安全帶織帶安裝微型麥克風(fēng)，使安全帶具備通訊功能；安全帶織帶變寬功能，改善乘員的保護(hù)性能；發(fā)光鎖扣，具備夜間提醒功能，還能具備氛圍感；安裝乘員健康監(jiān)測(cè)功能，如心率、呼吸傳感器，實(shí)時(shí)感知乘員的身體狀況。安全帶的無(wú)線充電功能，可給智能手機(jī)等設(shè)備充電。1）多功能2）集成化安全帶集成到座椅并集成一系列高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)駕乘過(guò)程中的危急提醒、碰撞預(yù)緊、解除預(yù)緊等功能。4.發(fā)展趨勢(shì)智能安全帶系統(tǒng)通過(guò)集成更多的傳感器和算法，實(shí)現(xiàn)安全帶系統(tǒng)的智能化控制，例如自動(dòng)調(diào)節(jié)安全帶松緊度、自動(dòng)識(shí)別乘客體型等。集成主動(dòng)安全技術(shù)的預(yù)緊式安全帶正成為安全帶未來(lái)發(fā)展的主流方向，其主要功能是智能化探測(cè)危險(xiǎn)，主動(dòng)預(yù)緊；自適應(yīng)限力式安全帶也是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一，通過(guò)傳感器識(shí)別判斷乘員的碰撞能量，根據(jù)碰撞能量的大小給予乘員最優(yōu)的限力值，從而達(dá)到最佳的乘員保護(hù)效果。3）智能化4.發(fā)展趨勢(shì)智能安全帶系統(tǒng)智能安全座椅系統(tǒng)靜態(tài)舒適性與座椅的幾何特性、調(diào)節(jié)特性、物理特性等有關(guān)。1）座椅幾何特性：座面寬度、高度、深度、傾角，靠背寬度、高度、傾角，頭枕寬度、高度、傾角等。舒適坐姿的關(guān)節(jié)角度10°<α1<20°，15°<α2<35，80°<α3<90°，90°<α4<115°，100°<α5<120°，85°<α6<95°。2）座椅調(diào)節(jié)特性：前后行程、座面高度、靠背傾角等。4）要有合理的體壓分布，座椅上人體的體壓分布直接關(guān)系人體乘坐的舒適性。5）座椅要有良好的橫向穩(wěn)定性和相協(xié)調(diào)的空間。O1—加速踏板點(diǎn)O2—踵點(diǎn)O3—膝點(diǎn)O4—胯點(diǎn)O5—肩點(diǎn)O6—肘點(diǎn)O7—腕點(diǎn)1.座椅舒適性和安全性概述汽車座椅的靜態(tài)舒適性動(dòng)態(tài)舒適性和振動(dòng)特性有著較大的聯(lián)系人體是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)，坐在座椅上的乘員所受的振動(dòng)沖擊當(dāng)中，垂直方向的振動(dòng)對(duì)人體脊柱和與之相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)的危害最大。在座椅動(dòng)態(tài)舒適性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避開人體敏感的振動(dòng)區(qū)域。人體各主要部位的共振頻率1.座椅舒適性和安全性概述汽車座椅的動(dòng)態(tài)舒適性智能安全座椅系統(tǒng)汽車座椅主動(dòng)安全性，主要是指汽車座椅能夠幫助駕駛員有效預(yù)防事故發(fā)生的能力。汽車座椅主動(dòng)安全性與汽車座椅設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)樣式及空間布置有關(guān)，同時(shí)與座椅的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)舒適性有很大的聯(lián)系。

利用主動(dòng)懸架系統(tǒng)，座椅可以主動(dòng)減振，提高乘員駕乘舒適性；結(jié)合主動(dòng)安全技術(shù)，座椅能夠提前感知碰撞，并采取避撞措施。當(dāng)碰撞不可避免時(shí)，主動(dòng)調(diào)整座椅的位置和姿態(tài)，對(duì)車內(nèi)乘員進(jìn)行有效保護(hù)，降低乘員損傷。汽車座椅主動(dòng)安全技術(shù)：1.座椅舒適性和安全性概述汽車座椅的主動(dòng)安全性智能安全座椅系統(tǒng)汽車座椅的被動(dòng)安全性，主要是指汽車在發(fā)生無(wú)法避免的交通事故中和交通事故發(fā)生以后，座椅對(duì)車內(nèi)乘員的有效保護(hù)能力，及降低乘員受到損傷的能力。1）汽車正面碰撞時(shí)，當(dāng)座椅的自身強(qiáng)度不足或者與車身連接不夠緊固，座椅和車身發(fā)生錯(cuò)位移動(dòng)，安全帶和安全氣囊就不能起到應(yīng)有的保護(hù)作用，容易對(duì)成員造成損傷。2）汽車發(fā)生追尾事故時(shí)，由于座椅靠背向前的沖擊作用，乘員的胸部瞬間會(huì)產(chǎn)生向前的沖擊加速度，使身體向前運(yùn)動(dòng)，而頭頸部由于慣性作用和身體之間有一定速度差，致使頸椎各節(jié)間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，頸部脊柱經(jīng)呈現(xiàn)“S”形，造成揮鞭樣損傷。3）汽車發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)，碰撞的能量主要靠座椅來(lái)吸收。因此，要加強(qiáng)座椅側(cè)面結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度，避免座椅發(fā)生失效問(wèn)題，同時(shí)研究安裝座椅側(cè)面氣囊對(duì)乘員的保護(hù)作用，提高座椅的被動(dòng)安全性，保護(hù)乘員安全。1.座椅舒適性和安全性概述汽車座椅的被動(dòng)安全性智能安全座椅系統(tǒng)傳統(tǒng)汽車座椅一般由頭枕、靠背、座墊、座椅骨架、座椅連接件和一些調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。1-滑軌2-坐墊3-靠背4-頭枕5-座椅骨架6-座椅連接件7-調(diào)角器靠背和座墊一般由發(fā)泡海綿外加座椅蒙皮組成座椅骨架支撐著整個(gè)座椅，是座椅的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，它包括頭枕骨架、靠背骨架和座墊骨架座椅的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)角器、升降機(jī)、滑軌等裝置2.基本組成及原理汽車座椅的組成結(jié)構(gòu)智能安全座椅系統(tǒng)智能輔助駕駛環(huán)境下，座椅往智能化方向發(fā)展。1）座椅合理設(shè)計(jì)和布置保證靜態(tài)舒適性的前提下，在傳統(tǒng)無(wú)懸架座椅的基礎(chǔ)上增加懸架系統(tǒng)以增強(qiáng)駕駛動(dòng)態(tài)舒適性2）結(jié)合高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，提出主動(dòng)式座椅。主動(dòng)安全技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能感知技術(shù)，提前預(yù)判碰撞，主動(dòng)調(diào)整座椅或座椅部件的位置和姿態(tài)，如主動(dòng)旋轉(zhuǎn)座椅和主動(dòng)式頭枕等。3）在傳統(tǒng)座椅上進(jìn)行功能附加，如座椅帶有按摩、生理指標(biāo)監(jiān)測(cè)等功能。2.基本組成及原理汽車座椅的組成結(jié)構(gòu)智能安全座椅系統(tǒng)汽車座椅可分為無(wú)懸架座椅和懸架座椅從有無(wú)能源輸入的角度，座椅懸架又分為被動(dòng)懸架、主動(dòng)懸架以及半主動(dòng)懸架；根據(jù)工作原理，主動(dòng)懸架與半主動(dòng)懸架可歸為智能懸架。1）被動(dòng)懸架系統(tǒng)被動(dòng)座椅懸架系統(tǒng)剛度系數(shù)與阻尼系數(shù)為恒定值，在不同工況路面進(jìn)行行駛時(shí)無(wú)法對(duì)剛度以及阻尼進(jìn)行調(diào)控以適應(yīng)不同的需求。常見的幾種被動(dòng)座椅懸架結(jié)構(gòu)如圖所示。結(jié)構(gòu)1結(jié)構(gòu)2結(jié)構(gòu)3結(jié)構(gòu)42.基本組成及原理汽車座椅懸架系統(tǒng)智能安全座椅系統(tǒng)被動(dòng)座椅懸架又可以分為線性座椅懸架和非線性座椅懸架。線性座椅懸架的彈性元件剛度為定值，固有頻率幾乎不變。線性座椅懸架對(duì)乘坐舒適性的提高非常有限。非線性座椅懸架具有更好的隔振性能，其中應(yīng)用較為廣泛的是空氣彈簧座椅懸架，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示?？諝鈴椈捎芍鳉馐?、輔助氣室以及高度控制閥組成，利用可壓縮空氣實(shí)現(xiàn)變剛度特性。主氣室與輔助氣室之間通過(guò)節(jié)流孔連接，該節(jié)流孔同時(shí)起到阻尼的作用。通過(guò)調(diào)節(jié)輔助氣室的容積和節(jié)流孔的直徑能夠優(yōu)化座椅懸架的隔振性能。2.基本組成及原理汽車座椅懸架系統(tǒng)智能安全座椅系統(tǒng)SSTCounterRide?被動(dòng)座椅懸架的運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)吸收能力2.基本組成及原理汽車座椅懸架系統(tǒng)智能安全座椅系統(tǒng)2）智能懸架系統(tǒng)控制器根據(jù)傳感器測(cè)得的座椅位移或加速度信號(hào)計(jì)算出所需的控制力，并由作動(dòng)器完成控制力的輸出，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的控制。主動(dòng)座椅懸架理論上可以實(shí)現(xiàn)全頻帶隔振，并且駕駛員的重量不會(huì)影響控制的效果，是一種理想的隔振技術(shù)。主動(dòng)座椅懸架根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式可分為電液式懸架、電動(dòng)式懸架、氣動(dòng)式懸架以及電氣動(dòng)式懸架。a)不含彈簧、阻尼器b)作動(dòng)器與彈簧并聯(lián)c)作動(dòng)器與彈簧串聯(lián)主動(dòng)座椅懸架結(jié)構(gòu)布置2.基本組成及原理汽車座椅懸架系統(tǒng)智能安全座椅系統(tǒng)在汽車追尾碰撞事故發(fā)生后迅速向上向前運(yùn)動(dòng)，從遠(yuǎn)離頭部的舒適位置運(yùn)動(dòng)到靠近頭部的更為安全的位置，減小頭枕與乘員頭部的間隙，有效降低乘員頸部揮鞭損傷。根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)方案分類：純機(jī)械式主動(dòng)頭枕、電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)式頭枕、彈簧驅(qū)動(dòng)主動(dòng)式頭枕、電磁驅(qū)動(dòng)式頭枕、潰縮式主動(dòng)頭枕和活性物質(zhì)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)式頭枕等。根據(jù)控制系統(tǒng)方案分類：雷達(dá)測(cè)距預(yù)判式主動(dòng)頭枕、激光測(cè)距主動(dòng)式頭枕、基于碰撞傳感器的碰撞響應(yīng)式頭枕和智能主動(dòng)頭枕等。機(jī)械式頭枕裝置的觸發(fā)機(jī)構(gòu)多布置在靠背處，需要對(duì)座椅結(jié)構(gòu)做較大的改動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于頭枕裝置的普及適用?；诶走_(dá)傳感器和激光測(cè)距控制的主動(dòng)式頭枕裝置，主要問(wèn)題是價(jià)格昂貴，無(wú)法適用于中低端車輛。2.基本組成及原理主動(dòng)式頭枕傳統(tǒng)的座椅頭枕在由于要綜合考慮舒適性、安全性及側(cè)面視野等因素，在追尾碰撞中頸部防護(hù)效果不佳，而主動(dòng)式安全頭枕兼顧安全性和舒適性，其工作過(guò)程如下：智能安全座椅系統(tǒng)主動(dòng)式頭枕-碰撞響應(yīng)式工作流程如下：包括執(zhí)行器、傳感器和控制器碰撞傳感器檢測(cè)碰撞情況，距離傳感器獲取頭枕與頭部距離信息；控制器接收到碰撞信號(hào)后，進(jìn)一步判斷檢測(cè)到的距離是否小于或等于預(yù)設(shè)距離；如果是，頭枕不需要啟動(dòng)，如果否，啟動(dòng)頭枕，主動(dòng)頭枕運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間到達(dá)一定位置后鎖止頭枕?？刂破骺梢钥刂祁^枕向頭部運(yùn)動(dòng)的速度，在即將接觸頭部的時(shí)候可鎖止頭枕。2.基本組成及原理主動(dòng)式頭枕智能安全座椅系統(tǒng)豐田汽車-減少頸部扭傷的座椅和主動(dòng)頭枕2.基本組成及原理主動(dòng)式頭枕智能安全座椅系統(tǒng)座椅結(jié)合主動(dòng)安全技術(shù)，感知碰撞的發(fā)生，并主動(dòng)調(diào)整座椅的位置和姿態(tài)，降低發(fā)生碰撞后乘員的損傷。1）主動(dòng)移動(dòng)式座椅，利用智能紅外攝像頭結(jié)合智能處理器來(lái)感知碰撞的發(fā)生，收到指令后座椅底部的氣

壓壓縮器和氣壓發(fā)射管噴射出大量高壓氣體使其座椅向后或者向前移動(dòng)使其遠(yuǎn)離碰撞點(diǎn)，進(jìn)而減小傷害。2）主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)座椅，碰撞前改變?nèi)梭w受力方向，提高碰撞安全性。座椅主動(dòng)旋轉(zhuǎn)保護(hù)方式的整個(gè)保護(hù)過(guò)程為在碰撞前0.1~0.35s識(shí)別不可避免的碰撞狀態(tài)，并在200ms內(nèi)對(duì)座椅施加一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將座椅旋轉(zhuǎn)到使得乘員碰撞損傷最小的角度后，再使其承受碰撞沖擊。主動(dòng)式座椅包含主動(dòng)移動(dòng)式座椅和主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)座椅附加功能座椅在傳統(tǒng)座椅基礎(chǔ)上集成如防側(cè)滑與下滑、加熱、通風(fēng)、空調(diào)、生理指標(biāo)監(jiān)控、按摩和記憶等功能的智能舒適座椅。2.基本組成及原理主動(dòng)式座椅智能安全座椅系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)座椅，汽車配備主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)座椅后，碰撞發(fā)生后座椅主動(dòng)旋轉(zhuǎn)保護(hù)過(guò)程乘員的損傷機(jī)理如何？主動(dòng)式座椅作為未來(lái)智能輔助駕駛汽車特有的保護(hù)形式，不僅需要考慮其在碰撞過(guò)程中所起到的作用，還要考慮座椅主動(dòng)保護(hù)過(guò)程本身對(duì)乘員是否會(huì)造成傷害。下面以座椅主動(dòng)旋轉(zhuǎn)為例，探究座椅旋轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)乘員頸部造成的傷害。3.工程實(shí)踐主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)座椅智能安全座椅系統(tǒng)1）乘員-傳統(tǒng)座椅-安全帶模型為了對(duì)比分析，這里建立兩種乘員-座椅-安全帶模型，分別是乘員-傳統(tǒng)座椅-安全帶模型、乘員-新型座椅-安全帶模型，并建立乘員頸椎有限元模型，最后在指定工況下進(jìn)行模擬仿真。包括汽車傳統(tǒng)座椅模型、Hybrid_Ⅲ_50th乘員模型和安全帶模型。乘員只受一個(gè)三點(diǎn)式安全帶的限制，安全帶集成到座椅上，可隨座椅一起旋轉(zhuǎn)，安全帶卷收器的力限值設(shè)置為4kN，預(yù)緊力設(shè)置為2kN，座椅靠背角度和坐墊角度分別設(shè)置為24°和14.7°。座椅頭枕、靠背和坐墊材料設(shè)置為聚氨酯泡沫（緩沖吸能特性較好）。3.工程實(shí)踐模型建立及工況智能安全座椅系統(tǒng)2）乘員-新型座椅-安全帶模型在傳統(tǒng)座椅模型的基礎(chǔ)上添加腿部擋板和腳部支撐等約束裝置，其參數(shù)設(shè)置與乘員-傳統(tǒng)座椅-安全帶模型相同3）乘員頸椎有限元模型建立完整的乘員頸椎有限元模型；賦予頸椎骨骼特性的材料參數(shù)：密度為1.9g/cm3，彈性模量為10GPa，泊松比為0.29；各向同性，采用實(shí)體單元進(jìn)行的仿真模擬。4）旋轉(zhuǎn)工況傳統(tǒng)座椅和新型座椅在200ms內(nèi)分別向順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。結(jié)合兩種座椅布置方式，座椅主動(dòng)旋轉(zhuǎn)模擬過(guò)程共有四組仿真結(jié)果。3.工程實(shí)踐模型建立及工況智能安全座椅系統(tǒng)座椅主動(dòng)旋轉(zhuǎn)中安全帶肩帶與乘員頸部接觸的四種情況對(duì)比在座椅旋轉(zhuǎn)90°的過(guò)程中，只有傳統(tǒng)座椅逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)這種情況下，頸部與肩帶接觸，最終導(dǎo)致頸部的損傷；其他的情況并不一定就意味著絕對(duì)的安全，將座椅旋轉(zhuǎn)角度改為180°，那么在這個(gè)角度下旋轉(zhuǎn)的角速度、角加速度都會(huì)相應(yīng)增大，此時(shí)乘員頸部的損傷嚴(yán)重程度也會(huì)相應(yīng)的增大。3.工程實(shí)踐旋轉(zhuǎn)座椅對(duì)乘員頸部的損傷機(jī)理結(jié)果分析：智能安全座椅系統(tǒng)通過(guò)仿真分析，可知座椅的旋轉(zhuǎn)對(duì)乘員頸部的損傷機(jī)理：頸部損傷情況是乘員慣性與座椅旋轉(zhuǎn)速度兩者之間的博弈，乘員的慣性受身材體重和座椅約束的影響，座椅的旋轉(zhuǎn)速度受旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)時(shí)間的影響。1）頸部與肩帶為相背運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒有接觸力，但如果旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大，座椅的旋轉(zhuǎn)角速度會(huì)相應(yīng)增大，加上乘員的反向側(cè)偏量，這時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)肩帶脫離肩部，從而使乘員處于脫離肩帶約束的危險(xiǎn)。2）對(duì)于頸部與肩帶同向運(yùn)動(dòng)的情況。無(wú)論誰(shuí)追誰(shuí)，它們之間是否會(huì)接觸，這取決于座椅的旋轉(zhuǎn)速度和乘員的慣性作用誰(shuí)的影響占上風(fēng)。3）對(duì)于頸部與肩帶相向運(yùn)動(dòng)的情況，即傳統(tǒng)座椅旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針時(shí)，頸部損傷的風(fēng)險(xiǎn)最高，這種情況的座椅主動(dòng)旋轉(zhuǎn)保護(hù)方式必須予以舍棄。3.工程實(shí)踐旋轉(zhuǎn)座椅對(duì)乘員頸部的損傷機(jī)理結(jié)果分析：智能安全座椅系統(tǒng)1）多場(chǎng)景化未來(lái)智能輔助駕駛汽車中，智能座艙可以是移動(dòng)辦公空間，生活空間，娛樂空間等，為了滿足人們對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的要求，智能座椅識(shí)別到相應(yīng)的場(chǎng)景后，快速調(diào)整座椅到合適姿態(tài)。2）安全智能化包括智能感知、智能控制和智能監(jiān)測(cè)。智能感知：結(jié)合主動(dòng)安全技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能感知技術(shù)，提前預(yù)判碰撞，主動(dòng)調(diào)整座椅的位置和姿態(tài)。智能控制：通過(guò)傳感器與座椅融合，座椅控制方式也將從傳統(tǒng)的按鍵方式，發(fā)展為APP控制，手勢(shì)控制，意圖感知控制等。智能監(jiān)測(cè)：在座椅上集成人體溫度、濕度、電信號(hào)、心率、呼吸頻率等傳感器，實(shí)現(xiàn)乘員的健康智能監(jiān)測(cè)乘員的生理指標(biāo)。在汽車“智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化”等四化發(fā)展背景下，未來(lái)，智能座椅將與車聯(lián)網(wǎng)深度融合，為乘客提供智能化駕駛安全性和舒適感知性體驗(yàn)。多場(chǎng)景化、安全智能化、模塊化、定制化與個(gè)性化、輕量化和零重力將成為未來(lái)汽車座椅主要發(fā)展趨勢(shì)。4.發(fā)展趨勢(shì)智能安全座椅系統(tǒng)3）模塊化和輕量化模塊化縮短座椅開發(fā)時(shí)間、降低制造成本；汽車座椅輕量化是實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排的有效措施。4）定制化與個(gè)性化在智能輔助駕駛時(shí)代，隨著駕駛員角色的減弱，汽車座椅的功能會(huì)變得定制化和個(gè)性化，例如在場(chǎng)景體驗(yàn)、軟硬度自適應(yīng)、色彩氛圍等方面滿足乘客對(duì)感官和功能的不同需求。未來(lái)的智能汽車座椅可以結(jié)合人工智能算法自主分辨乘客和識(shí)別客戶特征，并提供座椅定制化服務(wù)。5）零重力汽車座椅汽車座椅應(yīng)讓乘客產(chǎn)生良好的靜壓感，使乘員在保持自然狀態(tài)的瞭望姿勢(shì)時(shí)，肌肉能處于放松狀態(tài)，體壓力分布合理，不影響血液循環(huán)和不易使乘員疲勞，零重力座椅很好地滿足了這個(gè)要求。4.發(fā)展趨勢(shì)智能安全座椅系統(tǒng)智能座艙乘員約束系統(tǒng)智能汽車的座艙將逐漸智能化，智能座艙內(nèi)的乘員不會(huì)被方向盤、座椅、安全帶等完全約束。智能輔助駕駛的情況下，乘員不再需要執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)，乘坐姿態(tài)和車內(nèi)環(huán)境的形態(tài)將更為多樣，車內(nèi)空間布置更為靈活。在車輛碰撞工況下，復(fù)雜多樣的乘坐環(huán)境和乘員姿態(tài)將會(huì)引起更高的碰撞傷害風(fēng)險(xiǎn)。多樣的乘員坐姿變化、更加智能化的車內(nèi)結(jié)構(gòu)變化和智能輔助駕駛介入后的碰撞場(chǎng)景變化，這些對(duì)乘員約束系統(tǒng)的安全保護(hù)形成新的挑戰(zhàn)。智能輔助駕駛概念車“F015LuxuryinMotion”乘坐環(huán)境1.概述如上所述，智能座艙將深徹地改變駕乘人員的坐姿，使碰撞工況復(fù)雜多樣。如何應(yīng)對(duì)全新的安全挑戰(zhàn)，保障駕乘人員的安全性？普通乘員約束系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)復(fù)雜多樣的實(shí)際碰撞事故時(shí)已呈現(xiàn)明顯的局限性為克服傳統(tǒng)乘員約束系統(tǒng)的缺點(diǎn)，提高乘員約束系統(tǒng)的防護(hù)效果，設(shè)計(jì)開發(fā)可適應(yīng)多種碰撞工況和多種乘員類型的新型乘員約束系統(tǒng)非常有必要。這種新型乘員約束系統(tǒng)被稱為智能乘員約束系統(tǒng)或可適應(yīng)乘員約束系統(tǒng)?？蛇m應(yīng)乘員約束系統(tǒng)體現(xiàn)了“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，它可以感知碰撞類型、碰撞強(qiáng)度、乘員姿態(tài)和乘員類型，根據(jù)感知信息進(jìn)行實(shí)時(shí)綜合判斷和調(diào)整，提供最優(yōu)的乘員約束系統(tǒng)構(gòu)型，進(jìn)而更有效的保護(hù)乘員。智能座艙乘員約束系統(tǒng)1.概述與傳統(tǒng)的約束系統(tǒng)相比，自適應(yīng)約束系統(tǒng)在硬件上增加了碰撞工況感應(yīng)裝置和可調(diào)乘員約束裝置。2.基本組成及原理自適應(yīng)乘員約束系統(tǒng)的組成智能座艙乘員約束系統(tǒng)通過(guò)車輛內(nèi)部的傳感器監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛是否發(fā)生碰撞或即將發(fā)生碰撞。傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集信號(hào)處理傳感器采集車輛的加速度、速度、位移等數(shù)據(jù)，用于判斷碰撞的嚴(yán)重程度。對(duì)采集的數(shù)據(jù)