主被动集成弹起式发动机罩技术

2022-03-23 468

一、技术背景

根据世界卫生组织统计，全球每年死于道路交通事故人数超过135万，其中弱势道路参与者（VRU，Vulnerable Road Users，包括行人、自行车、电动自行车等）死亡人数占比超过54%。在中国，根据CIDAS (China In-Depth Accident Study ) 中国交通事故深入调查弱势道路参与者致死的最主要原因是头部受到重创，如图1所示。因此如何提高车辆前端头部保护能力是急需解决的关键问题之一。

图1　基于CIDAS数据的VRU人体损伤AIS3+及以上的部位统计

弱势道路参与者头部损伤通过HIC（head injury criterion）值进行评价，计算公式如下：

其中，a为测量出的合成加速度，单位g (1g=9.81 m/s^2)；t_1和t_2为在冲击过程中的两个时刻，单位s，表示记录开始与记录结束两个时刻之间的某一段时间间隔，在该时间间隔内HIC取最大值(t_2-t_1≤15 ms)。

图2 行人头型冲击发动机罩测试

发动机罩在头部碰撞过程中起到了耗散碰撞能量的作用，发动机罩自身刚度及发动机舱变形吸能空间是决定头部冲击合成加速度a的重要因素，进而影响HIC指标，行人头型冲击发动机罩测试如图2所示。除了头部碰撞性能，发动机罩设计还受到多属性因素影响，如抗凹性能、弯曲刚度、扭转刚度等。

二、技术介绍

为了解决发动机罩多属性设计及发动机舱空间不足难题，弹起式发动机罩得到广泛应用。该技术通过发动机罩主动弹起，在增大发动机舱变形吸能空间的同时通过顶升器压缩一定距离来降低头部伤害值，如图3所示。

图3 行人头型冲击弹起式发动机罩测试

然而，传统弹起式发动机罩误作用现象频发，导致的高昂的售后维修成本，也带来一定安全性隐患。为了解决上述问题，吉利研究开发了主被动集成弹起式发动机罩系统。该系统由感知模块、决策模块及执行模块构成。感知模块由被动接触式传感器（压力传感器、加速度传感器）及主动环境传感器（双目摄像头）组成，负责感知信号采集；决策模块为ECU，负责部分感知信号处理及决策算法运行；执行模块由发动机罩铰链和顶升器组成，如图4所示。