汽车安全技术的现状与展望.pdf

ISSN 1674-8484 CN 11-5904/U 汽车安全与节能学报, 2011 年, 第 2 卷 第 2 期 J Automotive Safety and Energy, 2011, Vol. 2 No. 2 03/12 111 121 中国汽车安全技术的现状与展望 赵福全，吴成明，潘之杰，刘卫国，刘 巍 （吉利汽车研究院，杭州 311228） 摘 要： 面对中国交通事故伤亡率高的现状，企业、学校、研究机构都加大了对汽车安全技术研究开发的投入，加快了 安全技术研发能力的提升和产品化进程。自主品牌汽车 C-NCAP五星高分的获得标志着中国被动安全技术的飞跃性发 展。进一步开展对行人保护、后排乘员保护、防后碰鞭打保护以及骑自行车人保护等被动安全研究的同时，主动安全 系统、预碰撞系统、智能化汽车网络系统的研究开发已经成为关注的热点，更高层次的乘员、车和环境等相关主被 动安全技术的统合协调，将推动零碰撞零伤亡汽车安全理念的实现。国家级研究开发及产业化大课题的设立、法规 标准的建立和完善将会成为汽车安全技术快速发展的动力。 关键词： 汽车安全； 主动安全系统； 行人保护； 防后碰鞭打保护；预碰撞安全；智能化交通系统 中图分类号： U 491.6 Status and prospect of automotive safety technology in China ZHAO Fuquan, WU Chengming, PAN Zhijie, LIU Weiguo, LIU Wei （ Geely Automotive Research Institute, Hangzhou 311228, China） Abstract: Investments of automotive safety technology have substantially been increased due to heavy casualty in traffic accident in China. It thereby accelerates the improvement of R active safety; pedestrian protection; whiplash protection; pre-crash safety; intelligent transport systems 收稿日期 / Received ： 2011-04-14 基金项目 / Sported by： 浙江省汽车安全技术重点实验室资助项目(2009E10013) 第一作者 / First author： 赵福全（1963 ） ，男 （汉） ，辽宁, 吉利汽车研究院院长。 E-mail: zhaofq 近几年随着中国汽车工业的高速发展，中国已超 越美国成为世界第一大汽车产销国，2010 年中国汽车 产销分别为1 826万辆和 1 807万辆，汽车产销双双超 过 1 800万辆，蝉联全球第一 1。中国汽车保有量突 破 7 000万辆达到了新的高峰，不断增长的汽车交通事 故所造成的大量人员伤亡，成为中国面临的首要难题。 为减少交通事故伤亡率、提高汽车乘员保护能力，汽 车安全技术逐渐成为中国汽车产业最重要的研究方向 之一。引进先进汽车安全技术和加大自主研发力度是中 国汽车产业必须经历的过程。 汽车安全与节能学报1122011年 第 2 卷 第 2 期 1 中国汽车安全的现状 随着中国社会的进步、人民安全意识的提高，中 国产生的交通事故在逐年减少，但交通事故伤亡率的 不断增长体现出中国汽车安全整体水平较低 （见图1） ， 虽然在汽车产销和保有量上有很大突破，中国汽车安 全技术的发展仍然比较落后。 新产品的研发投入以提升国内汽车安全零部件的整体 效能。消费者、主机厂 、供应商之间相互影响有效地刺 激了国内汽车安全技术和产业化的进步。 2 中国汽车安全技术的研究与发展 中国汽车安全技术主要来源于世界著名品牌汽车 企业与国际汽车零部件供应商所带来的研究成果，其 中大部分的技术已经在国内得到广泛应用。日欧美的 汽车品牌提供了比较成熟的整车安全集成理念，大量 的安全零部件则由奥托立夫、博世、德尔福、TRW 以 及江森等历史悠久且具有强大研发实力的零部件生产 商进行开发。目前国内引进了比较成熟的被动安全技术 并用于新的车型，中国各大研发机构也在国际的基础上 进行了汽车安全相关方向的深入研究，被动集成技术 有了突破性的进展。但是在开发先进汽车安全技术尤 其是主动安全技术方面与国际先进水平的差距仍然非 常明显。 2.1 主动安全技术 主动安全技术，又称预防安全技术，是指在轻松 和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的技术。主 动安全技术主要包括底盘主动安全技术、安全预警技 术和综合安全技术等，整个主动安全技术的发展伴随 着信息技术及电子技术的发展，如图 2 所示。 底盘主动安全技术主要以底盘控制技术为核心， 最终采用底盘部件执行安全相关控制。其应用最早始 于制动防抱死系统 （anti-locked braking system, ABS） ， 特别是 1995 年随着电子稳定性控制系统 （electronic stability control, ESC） 投入市场，底盘主动安全技术 进入到快速发展的阶段，后续诸如自适应巡航控制系 统 (adaptive cruise control, ACC) 及碰撞缓解制动系统 （collision mitigation brake system, CMBS） 等主动安全 系统先后研发成功，底盘主动安全技术已经由单纯制 动控制技术向集成转向控制发展。 安全预警技术通过对危险情况识别并对驾驶员进 行预警提示。随着视觉技术应用的发展，以视觉传感 器为代表安全预警系统被广泛应用，其中车道偏离预 警系统 (lane departure warning, LDW） 及盲点监测预警 系统等已经大量应用于豪华汽车上。 随着汽车电子技术及传感器技术的发展，特别是 通信技术在汽车上的应用，使汽车主动安全技术正朝 着多功能、集成化方向发展，而与被动安全技术及 3G 通讯网络的结合后，集主被动于一体的综合安全技术 成为未来汽车安全技术的发展方向。 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 年份 事故伤亡率 事故数 / 次， 伤亡数 / 万人 2008 2009 0 0 1.0 2.0 20 40 60 80 100 事故次数 事故伤亡率 受伤人数 死亡人数 图1 交通事故次数、伤亡人数及伤亡率 汽车工业发展 100 多年以来，汽车安全技术在不 断的进步之中，特别是在 20 世纪 80 年代后期汽车安 全技术越来越受到全球的重视。 欧 洲 经 济 委 员 会 (Economic Commission for European， ECE) 及 欧 洲 经 济 共 同 体 (European Economic Community，EEC) 的 ECE/EEC 法 规、 欧 洲 新 车 评 价 规 程 （European New Car Assessment Program，Euro-NCAP） 、 全 球 技 术 法 规 （Global technical regulations，GTR） 以及美国联邦机动车安 全 标 准 （Federal Motor Vehicle Safety Standards and Regulations，FMVSS） 中汽车安全相关内容突出了全球 汽车产业在这一方面所取的成果。 中国汽车技术研究中心于 2006 年引进了NCAP 新 车评价体系，并根据中国国情制定了适合于自己的中国 新车评价规程 C-NCAP 评价体系，揭开了中国汽车安 全技术飞速发展的序幕。国内消费者从以往的只重外 表不重质量的观点逐渐转变为以车辆的安全性能为选 购的首要标准，C-NCAP 对汽车安全性能的星级评价 能够帮助消费者更加直观地鉴别车辆的安全性能，正 因为有这样的第三方评价机构，有力地促进了国内汽车 企业在汽车安全技术研发和安全配置上加大投入力度， 不仅为了达到国家的法律法规标准，而是更深层次地 去挖掘和满足消费者的安全需求。中国整车的安全性 能要求逐步提高，对汽车零部件质量的要求也越来越 高，安全零部件供应商积极引进国际先进技术并加大 113赵福全，等： 中国汽车安全技术的现状与展望 2.1.1 底盘主动控制技术 汽车主动安全控制通常是通过底盘主动安全控 制实现其执行功能。其中电子制动控制是底盘主动控 制技术应用最广泛的技术之一。电子稳定性控制系统 （ESC） 在底盘主动安全控制技术中具有里程碑地位。如 图 3 所示，电子稳定性控制系统通过传感器探测的数 据比较驾驶员操作意图和汽车实际运行状态，并通过 差速制动方式对车辆施加补偿横摆力矩，控制车辆的 转向特性变化，提高侧向稳定性，进而减少交通事故 数量。美国高速公路交通安全署 (National Highway 196019701980199020002010202020302040 制动防抱死 年份 （1978） 电子稳定性控制 （1995） 自适应巡航 （1998） 碰撞缓解制动系统 （2003） 道路限速 （1972） 安全气囊 （1981） 碰撞避免系统 盲点监测系统 （2005） 侧安全气囊 （1995） 车道偏离预警 （2001） 变线辅助系统 交通阻塞预警 被动安全技术 主动安全技术 综合安全技术 城市安全 系统 低 高 智能安全 系统 前排安全带 （1976） 智能约束系统 安全性能 图 2 汽车主动安全路线图 图 3 电子稳定性控制系统结构 方向转角传感器 侧向加速度传感 横摆角度速度传感器 轮速传感器 真空助力器 液压控制单元 发动机管理单元 汽车安全与节能学报1142011年 第 2 卷 第 2 期 Transportation Safety Administration, NHTSA) 在分析 美国 7 个州1997 年到 2004 年的交通事故数据发现： 电 子稳定性控制系统可以减少 34% 乘用车单车事故以及 59% 的运动型多功能车 (sports utility vehicle, SUV) 单 车事故 2。在美国，2012 年以后生产销售的乘用车要 求必须装配电子稳定性控制系统。 诸 如电子稳 定 性 控制系 统 （electronic stability control，ESC） 、电动助力转向技术 （electrical power steering, EPS） 及侧倾 稳定性控制系统 （roll stability control, RSC） 等底盘主动控制系统已经提高了车辆的安 全性能，但是各个系统彼此孤立，并没有实现安全性 能的最大化。而底盘一体化控制系统，通过融合制动、 转向及悬架主动控制技术，通过各个系统的层级控制 实现车辆安全控制的最优化。 图 4 为丰田公司车辆动力学管理 （vehicle dynamics integrated management, VDIM） 系统功能图，底盘一 体化控制系统已经是未来底盘主动安全技术的发展方 向。图中，EBD 为电子制动力分配 （electric brakeforce distribution） ； BAS 为 制 动 辅 助 系 统 （brake assist system） 。 转弯 (ESC) 制动 (ABS) 加速 (TCS) 转弯 (ESC) 制动 (ABSEBDBAS) 加速 (TCS) 转向 (ESCEPSRSC) 转向 (ESCEPSRSC) 图 4 车辆动力学管理 (VDIM) 系统功能图 2.1.2 安全预警技术 如图 5 所示，安全预警技术通过超声波、视觉及 雷达等传感器探测道路环境信息，通过分析各类信息 对驾驶员进行提醒及预警，进而减少事故的发生 3。 目前，在车内应用了大量的视觉传感器，通过内部视觉 传感器可以探知驾驶员是否瞌睡，进而进行瞌睡预警 提醒；通过外部超声波雷达和视觉传感器可以辅助驾驶 员完成泊车操作；而毫米波雷达及视觉传感器可以探测 车辆前方行人和车辆，对车辆的碰撞可能性进行预警。 伴随视觉技术的发展，以单目视觉传感器为基础的安 全预警系统将更广泛的应用于车辆上，而与其它传感 器进行数据融合将进一步提高安全预警技术的鲁棒性 和安全性。 2.1.3 综合安全技术 随着主动安全技术及被动安全技术的发展，汽车 安全技术逐渐形成为以 “碰撞事故” 为核心，通过事故 前主动安全技术避免、事故中被动安全技术有效缓解 及事故后远程救援三个阶段的综合安全技术来实现最 小事故伤亡的目标。如图 6 所示，根据碰撞的风险，各 个阶段通过不同系统完成安全控制，通过综合各类安 全控制系统功能，并融合各个系统优点，使交通事故 伤亡最小化。 为推动主动安全技术应用，国外一些政府或开发 部门设立了多个合作组织及多项合作项目，例如欧洲的 FOT （Field Operational Test） 项目、PReVENT 项目、德 国的 INVENT 项目、美国的 ACAS 项目等。各大零部 件供应商和主机厂通过参加各种组织和项目，完善了产 品的技术要求和试验标准，推动了主动安全技术的产业 化。以沃尔沃汽车 City Safety 城市安全系统为例，该 系统包括了自适应巡航 （ACC） 、车道偏离预警（LDW） 、 电子稳定性控制 （ESC） 及碰撞缓解制动 （CMBS） 等功能， 该系统能够避免低速下车辆追尾风险，减少约 60% 由 于追尾事故导致的的颈部软组织损伤事故。为满足市 场需要，各零部件供应商也先后开发出集主被动安全 技术于一体的安全产品，如博世公司的 CAPS 系统、 大陆公司的 Conti-Guard 系统、TRW 公司的认知型主 动安全系统等。汽车主动安全技术产品已经呈现出功 毫米波雷达、视觉激光雷达、视觉 超声波、视觉 内部视觉 图 5 安全预警技术 115赵福全，等： 中国汽车安全技术的现状与展望 能集成化、系统化和综合化的发展趋势。国内主动安 全技术的开发方面也取得了一定成果，清华大学开发的 THMR-V 智能车辆装备了电荷耦合器件摄像机 （charge coupled device camera, CCD) 及导航系统，实现智能驾 驶功能 4。吉利汽车提出了GTMS 安全开发理念，以 交通事故零伤亡为开发目标， 结合电子稳定性控制系统、 自适应巡航系统、前 / 后碰撞预警系统及 G-Netlink 系 统于一体实现碰撞前、碰撞中和碰撞后对乘员的安全 保护。 2.2 被动安全技术 被动安全技术的产生起源于欧美，随着相关技术 的产生及运用，交通事故中所产生的伤害得到了明显的 改善 （见图 7） 。 中国汽车被动安全内容主要体现在车身结构设计、 被动安全零部件以及约束系统匹配上。80 年代末我国 只有两所院校开展了该领域的研究，到1994 年已有包 括高等院校、科研院所和企业在内的十个单位，从不 同角度进行了汽车被动安全性研究 5。目前在整车布 置、高强度钢运用、溃缩吸能理论方面逐渐趋于成熟， 得益于国内主机厂与高校的努力，车身整体安全结构的 设计已经基本完善。中国早期的被动安全零部件仅限 于普通三点式安全带，同时期因为消费者对汽车安全 的认知度不够导致安全带的使用率极低，这也是造成 中国交通事故高伤亡率的主要原因之一。随着中国加入 WTO，中国成为国际市场，国外大量的优质零部件供 应商涌入中国占领汽车零部件市场，同时也带来了先进 的汽车安全技术，预紧限力式安全带、充气式安全带、 图 6 综合安全技术功能图 0 100 50 危险事故事故后正常驾驶 危险出现碰撞不可避免 主动安全被动安全 车道偏离预警 车道偏离避免 自适应巡航控制 灯光自适应调整安全带及气囊事故后电子呼救 车道保持辅助 制动防抱死 电子制动力分配 电子稳定性控制 碰撞缓解制动 智能约束系统 碰撞可能发生碰撞发生碰撞后 帮助维持安全驾驶 帮助改善到安全状态 干预到安全状态 碰撞缓解 帮助缓解碰撞伤害帮助减轻碰撞后伤害 碰撞可能性 / % 图 7 德国被动安全技术发展进程 1960 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 19701980199020002010 20 40 60 年份 汽车保有量 /（106 辆） 交通事故伤亡人数 / 万人 1972：乡村道路限速 1976：前排座椅强制 使用安全带 1995：推出安全 侧气囊 1984：安全气囊 的大规模生产 1981：引用安全气囊技术 1985：第一系列ABS 汽车安全与节能学报1162011年 第 2 卷 第 2 期 多级安全气囊、溃缩吸能式转向管柱等已经在大量车 型上得到应用。中国的汽车安全零部件供应商在市场 开放的优势下获得了较快的发展，这些企业同时也开发 出具有自主知识产权的被动安全零部件产品，提高了中 国汽车零部件在市场上的竞争力。 2.2.1 乘员约束系统 被动约束系统的兴起源于1958 年沃尔沃发明的三 点式安全带，事实证明安全带能够有效降低交通事故 伤亡率。随后美国就开始投入大量资金和人力研究发展 安全气囊，20 世纪 90 年代末美国、欧洲、日本已经发 布文件，规定所有的上市车辆必须配备安全气囊。汽车 安全技术发展到今天，拥有了更多更为先进的车内乘员 保护装置。 安全带是最早在中国市场上得到普及的被动安全 装置， 三点式安全带已经成为标配安全装置。在普通 三点式安全带的基础上已经升级出预紧三点式安全带、 预紧限力式安全带以及气囊安全带等具备更多功能的 安全带，预紧限力式安全带在中国市场上也逐渐开始 替换普通三点式安全带成为各类车型的标准配置。国 内各汽车生产厂商在积极引进更加智能的电机式安全 带，电机式安全带 （见图 8） 通过预碰撞报警系统检测 到有碰撞危险时，电动安全带卷收器通过收紧安全带 来消除安全带松弛量，配合以预碰撞主动安全系统可 以更好的约束乘员并减少可能产生的伤害。 图 8 电机式安全带 柱头压缩后锁 套可以滑移 压溃吸能处 弹性滚针轴承 外花键涂塑采用杜邦尼龙材 料具有减震和隔音的功能 图 9 溃缩吸能式转向管柱 中国对安全气囊的研究起步较晚，真正取得成果 的时期是在 “九五” 至 “十五” 期间国家将安全气囊列为 汽车零配件重大发展项目， 1999 年10月中国发布的 关 于正面碰撞乘员保护的设计规则 ，对推动中国汽车安 全气囊产业的快速发展起到了积极的作用 6。中国汽 车零部件企业在近几年通过引进美国公司的安全气囊 生产技术，开发出填补中国汽车安全气囊空白的产品。 目前中国已经具备开发驾驶员安全气囊、乘员气囊、 侧气囊、侧气帘、膝部气囊以及多级气囊的实力，同 时拥有系统的技术体系和完备的生产线。尽管中国安 全气囊的研究与发展已初具规模，但是在智能安全气 囊的开发和新技术的应用方面还未有突破。 溃缩式转向管柱自20 世纪 60 年代兴起已经有近 50 年的历史，转向管柱配合安全气囊的使用能有效保 护乘员在事故发生时承受最小的伤害。由于溃缩式转 向管柱可以大大减少驾驶员胸部所受到的伤害，在转向 管柱方面研究进一步深入的同时产生了溃缩吸能式转 向管柱 （见图 9） ，中国的大部分车型也开始采用新兴的 转向管柱技术。目前 C-NCAP正面碰撞评价中对转向 管柱在三坐标的位移量都进行了考量，对转向管柱安 全匹配性能的提升起着关键作用。 欧洲对汽车座椅安全性能尤为重视，其研究主 要考察汽车座椅的可靠性、防鞭打功能等方面。欧洲 Euro-NCAP 就有专门针对座椅后碰鞭打性能的评估， 全球几大汽车座椅生厂商在防鞭打研究上有着重大的 贡献，开发出了座椅溃缩吸能结构、主动防鞭打头枕以 及智能自动调节座椅等能够对颈部起到较佳保护的座 椅装置 （见图10） ，而中国具有自主知识产权的主要座 椅供应商还处在初级阶段。考虑到这方面推动力的不 117赵福全，等： 中国汽车安全技术的现状与展望 足，2012 年新版 C-NCAP 已根据中国追尾事故的特征 制定了对座椅防后碰鞭打性能的评价规则。 儿童保护是对整车安全性能评价的一条重要指 标，欧洲已经实施了完善的汽车儿童保护法规，对整车 的儿童保护设计、儿童乘员约束系统的性能以及 CRS 的使用都做出了规范，有效降低了交通事故中儿童乘员 的伤亡率。中国儿童乘员伤亡率一直居高不下 ，儿童保 护越来越受到重视，2010 年中国汽车技术研究中心已 发布 机动车儿童乘员用约束系统 讨论稿，通过规范 中国汽车儿童座椅市场以提高儿童座椅产品的质量并 刺激中国汽车零部件供应商开展对儿童乘员保护方面 的研究。 2.2.2 车外人员保护技术 欧洲早在 1987 年便成立专门负责行人安全保护研 究的 WG10 工作组并于1998 年提出了完备的行人保护 实验方法，目前欧洲和日本的 NCAP 体系对行人保护 评估已经日臻成熟。欧洲汽车生产商和汽车零部件供 应商在行人保护上进行了大量的工作，欧洲车辆的前部 造型经过长期优化可以有效减少行人碰撞时受到的伤 害，奥托立夫也开发出了可以减少行人头部伤害的发动 机罩气囊。 中国虽然汽车保有量在 2 亿辆左右，但是作为发 展中国家，基础设施相对薄弱，众多人口，以及混合交 通为主的路面交通情况更加导致了 人- 车碰撞交通事故 中极高的行人伤亡率，行人的死亡率占到事故总死亡率 的 26%，高于其他各类交通事故的人员死亡率 7。 中国近几年才开始开展行人保护方面的研究， 2009-10-30 国家发布了GB/T 24550-2009汽车对行人 的碰撞保护 的法规标准，体现了中国政府及汽车生产 企业对行人安全的重视。目前中国汽车技术研究中心 拥有完整的能够进行超过 7 个模块的冲击实验，包括 头部模块 （成人与儿童） 对发动机罩冲击试验、腿部模 块对保险杠冲击试验、大腿模块对发动机罩边缘冲击 试验的行人保护实验室，其他汽车生产商的行人保护 实验室正在积极建设中。 自行车作为中国的主要交通工具，在复杂的道路 环境下同样面临着受到机动车辆碰撞的危险，根据中 国交通现状，相关高校针对驾驶自行车人与车辆碰撞时 的碰撞速度、 骑车人与汽车接触位置、 骑车人运动规律、 人体损伤力学等方面进行事故再现、事故模拟，建立以 中国人体特征为参数的碰撞模型进行仿真研究，并寻 求减少骑车人伤害的解决办法 8 2.2.3 安全车身及仿真模拟 高标准的汽车安全不仅仅只依靠车辆所配备的约 束系统对乘员的保护，合理的车身设计理念和乘员约 束系统的高效匹配是保证汽车安全性能的关键因素。 安全车身的理念起源于德国，经过汽车安全技 术几十年的发展已经演变成以欧美为主的高强度车身 理念和以日本为主的溃缩吸能理念；在汽车产业全球 化的当今社会，汽车高新材料的出现和对节能减排的 呼吁，这两种理念的逐渐融合成为 21 世纪汽车安全 车身结构设计的总体趋势。类似于丰田 GOA （Global Outstanding Assessment） 车身技术和本田 G-CON 车身 理念所开发出的车型，在 C-NCAP 中的表现也都非常 优异。中国通过引进先进的安全车身优化技术，在汽 车高强度钢应用、发动机舱布置、前纵梁吸能盒优化、 车门防撞梁设计以及高强度乘员舱的设计等方面取得 了众多成果。 全球倡导节能减排，汽车轻量化已势在必行，在 此基础之上兴起的高强度钢运用引领汽车被动安全技 术进入了一个全新的局面。对于车身轻量化，高强度钢 材起着至关重要的作用，其使用比例逐年增加，同时 汽车的耐撞性也随之得到提高。热成型钢技术在国产 车型上也开始逐渐得到推广 。目前热成型钢主要用于前 横梁、B 柱以及车门防撞梁等关键部位 （见图11） 。 整车碰撞安全性能需要综合多方面因素，同时要 图10 座椅防鞭打性能实验 汽车安全与节能学报1182011年 第 2 卷 第 2 期 投入大量的资金和人力进行开发的实车碰撞试验，计 算机仿真模拟技术的应用不仅可以减少实车实验的投 入还可以缩短研发周期，对汽车安全技术的发展起到 了极其重要的作用 （见图12） 。 经过几十年计算技术的发展，目前最常用的仿真 模拟软件有 MADYMO、DYNA 和 ISIGHT 等软件， 能够进行车身结构碰撞大变形模拟和标准假人在碰撞 过程中的动态响应分析，还可以对法规碰撞试验进行 仿真 9。这些软件在安全车身开发、碰撞受害者保护 措施优化、人体生物力学、碰撞试验用标准假人开发 等工作中发挥了重大作用。近年来中国汽车企业、高 等院校以及研究机构在碰撞过程的计算机仿真中也付 出了大量心血，自主品牌汽车企业已经具备了较强的 CAE 建模分析能力，能够独立进行车身结构设计、约 束系统匹配等工作。 2.3 安全技术的应用和产业化发展 中国整车安全性能的起步时间较晚，中国引进国 际 NCAP 评价体系后自主品牌汽车企业才开始着手整 车安全性能的策划与开发。由于缺乏针对性的开发经 验和全面的技术，自主品牌在很长一段时间依赖于欧 图11 车身钢材运用 美设计公司的支持，这些汽车工程技术服务公司为主机 厂的快速进步提供了帮助。目前中国一部分自主品牌已 经能够进行相对独立的整车安全性能开发。 早期安全技术的开发和核心技术完全掌握在供应 商手中，安全气囊或安全带的好坏直接影响整车安全 性能。随着安全性能要求的提升，国际先进被动安全 零部件供应商逐渐进入中国开办工厂并设立研发机构， 目前国内主机厂也开始主动参与到零部件性能的控制 上面，成为安全技术的掌控者，零部件供应商转变为 给系统或零部件提供技术支持的角色。图13 为中国汽 车安全开发方式的转变过程。通过这种模式转变，逐 渐深化了主机厂自身能力并掌握了汽车零部件的核心技 术，从而有力地提升了在自主开发产品过程中的设计能 力，使自主品牌的汽车产品出现了质的飞跃。建立汽车 安全开发的理念，通过借鉴成熟的技术成果并深入研 究转换成适合于中国汽车市场的安全技术，是目前国 内各大主机厂的主要发展方向。 中国汽车整车安全性能的提升同时也有赖于国家 对汽车安全的重视。目前中国各科研院校以及企业共 拥有42 个相关汽车安全实验室，基本能够完成国际上 所有相关汽车被动安全实验。除此之外，各大自主品牌 24% 18% 2% 56% 钢材强度品级 其他 B440/780DP以上 B340/590DP B280/440DP (a) 钢材分布比例 图12 计算机仿真模拟 B柱 前横梁 车门防撞梁 (b) 关键部位 119赵福全，等： 中国汽车安全技术的现状与展望 汽车企业也加大了汽车安全技术研发力度和投入，纷 纷建立起了用于安全研发的汽车安全实验室，并且通 过建立一系列完备的技术体系和管理方法将资源进行 最大化利用。如吉利的 “吉利全方位安全管理”(Geely Total Safety Management，GTSM ) 则有效地推动了企 业进行整车安全性能的开发。 汽车产业是全球化、全学科的一个现代化产业， 它所涉及的范围几乎囊括了所有科学内容。目前中国高 校广泛开展了与汽车安全有关的课题研究，其内容涉及 了各种新兴学科，计算机软件工程、新型非金属材料、 金属材料、人体生物力学、概率学、信息智能化等诸 多方面，这些成果也是加速中国汽车安全技术发展的 有力因素之一。 2.4 国家汽车安全法规和标准的建立 中国目前发布的汽车安全相关法规有正面碰撞、 侧面碰撞、气囊技术、安全带技术、安全带提醒装置、 儿童座椅、行人保护法规等，相对于欧洲、美国和日本 而言还不够全面，其基本内容大部分沿用欧盟的 ECE/ EEC 法规。由于中国在汽车安全研究的时间较短且开 展范围小，技术能力以及经验的不足是导致中国在这 方面欠缺的主要原因。经过多年的努力，在自主品牌以 及高校的支持下 ，国家正在着手建立具有中国技术特 色和交通特征的汽车安全法规，打破国际一直占据的 技术壁垒。为加快中国汽车安全技术发展的步伐，中 国汽车技术研究中心对汽车安全法规的标准进行不断 初级阶段 由供应商主导安全零部 件的开发及匹配工作， 主机厂对零部件的性能 掌控和核心技术的了解 都比较匮乏。 通过合作学习 国外设计公司 的成熟经验， 提升自我能力 的同时满足整 车安全性能开 发要求。 通过参与零部 件的开发，掌 握核心技术， 使产品的匹配 达到最大化。 过渡阶段成熟阶段 宣传教育 沟通反馈 汽车技术服务公司 反 馈 需 求 反 馈 需 求 安全零部件供应商 安全零部件供应商 安全零部件供应商 汽车生产商汽车生产商汽车生产商消费者 汽车技术服务公司 汽车技术服务公司 图13 中国汽车安全开发阶段 完善，发布了安全带提醒装置、儿童乘员约束系统、行 人保护方面的国家标准。表 1为中国主要汽车安全相关 技术标准。 表1 中国汽车安全相关标准 标准代号标准名称 GB 11551-2003乘用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/T 13594-2003汽车防抱制动系统性能要求和试验方法 GB 14166-2003 机动车成年乘员用安全带和约束系统 GB 14167-2006 汽车安全带安装固定点 GB 21670-2008 乘用车制动系统技术要求及试验方法 GB/T 19949-2005道路车辆安全气囊部件 GB/T 24551-2009汽车安全带提醒装置 GB/T 20913-2007乘用车正面偏置碰撞的乘员保护 GB/T 24550-2009汽车对行人的碰撞保护 GB 26134-2010乘用车顶部抗压强度 GB 11552-1999轿车内部凸出物 C-NCAP 评价体系中涉及汽车被动安全只进行 100% 刚性壁障正面碰撞试验、40% 可变形壁障正面 碰撞试验和可变形壁障侧面碰撞试验，目前在国内市 场销售的车型在上市 2 年内都会进行 C-NCAP 试验。 通过对近几年 C-NCAP 所测试过的车型进行比较，自 主品牌车型的安全星级普遍比合资品牌的安全星级低。 在 2008 年以前，C-NCAP 五星级车型几乎都被合资品 牌所垄断（见图14） ，而到 2009 年已经有奇瑞 A3 的 45.3 分以及吉利熊猫的 45.3 分，2010 年第 4 批进行的 汽车安全与节能学报1202011年 第 2 卷 第 2 期 吉利帝豪 EC718 已经创造出了可以与众多合资车型媲 美的 46.8 分，这些成绩足以证明中国自主品牌在汽车 被动安全技术方面有了飞跃性的发展。 2006 年制定的 C-NCAP 评估体系主要考察 50 km/h正面100% 刚性壁障碰撞试验中车辆约束系统对 乘员的保护、56 km/h正面偏置可变性壁障碰撞试验中 车身结构的合理性以及 50 km/h 侧面碰撞试验的车身 侧面耐撞性。经过几年来对国内市场的刺激，中国汽 年份 2006 0 5 10 15 2007200820092010 自主品牌车型 / 种数 五星四星三星二星 图14 中国自主品牌 C-NCAP 成绩 车的安全性能已经不仅仅满足于这些考核项的指标。 中国汽车技术研究中心通过综合国际 NCAP 评价 方法和中国市场需求制定了更为严格的评价标准，在 2012 年施行新的 C-NCAP 评价方法。正面偏置碰撞试 验速度提高到 64 km/h， 针对家用轿车后排乘员的特点， 碰撞试验中制定了对后排假人伤害的评估标准，增加 了后碰鞭打实验和主动安全评估。选作的行人保护及儿 童座椅评估项目也有力地刺激了中国汽车企业、零部件 供应商、高等院校在此类安全技术方面的关注。 正因为社会各界对汽车安全的重视，所以才有了 中国汽车安全技术的飞速进步。 3 中国汽车安全技术展望 随着社会的进步和科技的发展，汽车技术同时也 获得飞速提升，汽车安全技术逐渐涉及到汽车的各个 方面，中国汽车安全的发展方向也必将走向全面、综合 和创新。 1） 主动安全技术将成为汽车安全技术发展的主流。 主动提醒装置被证明不能有效避免交通事故的发 生，主动安全的研究内容开始向主动介入、主动控制方 向深入，随着技术不断发展，通过结合先进的电子技 术集成为智能安全系统，自适应巡航控制系统、车道 保持系统、主动事故预防系统、CAR2X 系统等主动安 全控制技术将成为未来汽车安全技术的主流； 智能交通系统是将先进的信息技术、人工智能技 术、信息通信技术、自动控制技术和计算机处理技术 等有效综合的交通管理系统，结合汽车主动安全技术 构成完整统一的安全体系，通过信息的沟通交流再进 行汽车主动安全装置的介入控制，最终形成全智能化 安全交通社会。 2） 中国汽车市场与欧美等国市场的被动安全技术差 异逐渐缩小。 在汽车安全方面仍然是全球大同的发展趋势。由 于中国开放的市场环境，中国汽车市场与欧美等国市 场的被动安全技术差异逐渐缩小。自主品牌汽车企业 在安全研发中会逐渐考虑中国交通特性以及人员的驾 驶习惯，特别是在吸收国际先进被动安全技术的基础 上开发出具有针对性的被动安全技术。 由于中国混合的交通模式，行人和骑自行车人在很 长一段时间仍然是交通事故的主要受害者，针对中国人 体模型和骑车人模型在交通事故中伤害减少的研究是 中国汽车安全技术的主要发展方向之一。 碰撞相容性是从单一碰撞模式转向复杂碰撞模式 必须开展的工作，通过深入调查中国交通事故状况，有 计划性的对主要车型交通事故进行相容性实验的研究， 能够最大程度延伸中国汽车安全技术的研究范围同时 提高汽车整体安全性能。 在车内乘员保护方面，根据中国交通事故中后碰 追尾、钻入碰撞以及翻滚事故进行深入的调查，同时 需要针对后排乘员在事故中头、颈、胸部位伤害机理， 防乘员下潜，儿童约束系统匹配等情况展开研究。 3） 安全法规和标准的扩充是刺激中国汽车安全技 术发展的有效途径。 在不久的将来会针对幼儿专用安全装置、车身稳 定控制系统、车载电子系统特性以及爆胎监测与安全 控制系统进行相关标准的制定，主动安全标准是国家 法规未来很长一段时间内的主要研究方向。 C-NCAP 已逐渐成为中国汽车安全性能评价的核 心体系，对汽车企业、零部件供应商在相关方面的努 力有着直接的推动作用，在将来的发展中会趋于全面 化、细节化，整车翻滚实验、多角度碰撞实验、自动驾 驶机器人操作主动安全实验等将会被纳入新的评价体 系中。 121赵福全，等： 中国汽车安全技术的现状与展望 赵福全 博士，浙江吉利控股集团技术副总裁、清华大学双 聘教授 / 博导，吉林大学及同济大学兼职教授 / 博 导。1992 年 3月在日本广岛大学获得博士学位。发表 英文、日文学术论文 100 余篇，出版英文专著 5 部。 现为 2006 年 4月被国际汽车工程师学会（SAE） 授予 Fellow 称号。主要从事汽车研发及管理工作。 Dr. ZHAO Fuquan (Frank ZHAO) Ph.D., the vice president of Zhejiang Geely Holding Group Company Limited. He got his doctorate degree in Engineering Science of Hiroshima University in Japan in March of 1992. He has published more than 100 academic dissertation papers in English or Japanese on automobile technologies. He written 5 English books. At present he is conducting automobile R&D. He is a part-time professor in Tsinghua University, Jilin University and Tongji University. He was accredited as a Fellow by the Society of Automotive Engineers, SAE in April 2006. 4） 政府积极参与到汽车安全技术的开发中 。 通过组织如日本的 AVS、UTMS 等大型国家级安 全技术推进活动并协同国家级的汽车安全实验室让汽 车生产商、 零部件生产商、 高校以及社会各界参与进来， 实施正向激励的政策鼓励汽车生产商增加汽车安全配 置，提升整车安全性能。 国家积极推动汽车安全相关领域的安全研究和技 术开发，如人体生物力学、高新技术材料、电子信息技 术、计算机仿真模拟技术等，除此之外政府需要设立 中国人体模型特征、底盘一体化等关键技术的研究专 项，集中优势资源解决中国目前面临的主要难题。只有 汽车安全相关学科和技术得到完善，