来历 | 阿尔特轿车
依据现在职业内资料了解，Model 3在IIHS、NHTSA均取得了优异的成果， E-NCAP也取得了五颗星等级。
在E-NCAP测验中成人防护96%，儿童防护86%、行人防护74%，辅佐安全体系94%，让这款车成为同级最安全的车款之一。至于Model 3体现较差的部分，首要是行人磕碰维护方面的分数较低，内行人磕碰测验上，机舱盖关于行人头部的损伤较高，所以在全体行人防护项目中仅拿下74%。
IIHS历来被认为是最苛刻的磕碰实验，而Model 3在八项测验项目中均拿到了「GOOD」评级。
NHTSA(2018年)-全五星
Model 3(参数|图片)从安置和结构规划上是怎么对应磕碰安全的呢？咱们下面来具体解析。
1. 磕碰安全规划理念
经过对Model 3的安置和结构进行研究，能够发现Model 3对应磕碰安全有多方面的规划考虑。
• 要能够很好的满意全球首要检测组织的磕碰测验要求；
• 电动轿车共同的高压部件维护及传统的乘员维护相结合；
图1 Model 3对应磕碰法规示意图
2.正面磕碰-传力途径
Model 3在正碰进程中，机舱首要有三条传力途径：
① 吸能盒+纵梁
② 下横梁+副车架
③ Shotgun
图2 正面磕碰传力途径示意图
图3 正面磕碰传力途径示意图
• 途径①作为首要传力通道，有用传力至门槛边梁；
• 途径②下横梁能够在高速磕碰进程中经过副车架有用传力至Crossmember；
Model 3作为纯电动车差异于传统车型规划，传统车型中地板上的传力纵梁在EV化的进程中被撤销，由电池包内两根纵梁进行了代替，确保了磕碰力的有用传递及电池安全。
• 途径③中Shotgun在X向与纵梁根本平齐，作为第三条传力途径防止了传力进程中的失效。
3.正面磕碰-机舱安置
本次解析的Model 3车型为后置后驱，前机舱无动力总成，吸能空间富余。
图4 Model 3与一般车型机舱吸能行程比照示意图
Model 3规划特点在短前悬的状态下做到吸能空间最大化（如表5）。
表5 Model 3与竞品车型吸能空间比照
如图6所示，Model 3机舱安置紧凑，电子扇冷凝器模块斜置在机舱前部，选用水平歪斜38视点安置，可下降Z向高度要求，最大化保存前行李箱空间和散热。
后驱安置致使前机舱空间较为足够，机舱安置会集在后部，与纵梁的折弯特征相对应，相得益彰。
预估Model 3即便在四驱状态下，吸能空间也有杰出的体现。
图6 Model 3前机舱吸能空间示意图
4．正面磕碰-吸能战略
Model 3吸能战略全体思路是前段轴向压溃，后段弯折变形（如图7）。
吸能盒为首要吸能区，长度到达了230mm，远高于同类车型，变形办法为轴向压溃，其前防撞梁吸能盒规划考虑了不同渠道的拓宽，选用模块化规划可对应不同前悬磕碰，一起吸能盒断面选用“田”字型铝材，抗弯才能强，在轻量化的一起能确保吸能盒轴向充沛压溃。
纵梁变形办法差异于国内传统车型，首要为折弯变形，经过安置三个折弯点到达吸能效果，折弯经过纵梁的特征及加强板的形状来操控。
图7 Model3前机舱吸能战略示意图
Model 3的纵梁选用较为一般的薄壁梁结构，但纵梁的结构和资料进行了优化规划。
首要model 3的纵梁截面尺度加大（如表8），高于平等整备质量的车型，使得纵梁的截面系数到达较高的水平。
其次，如图9所示，纵梁表里板及加强板资料选用了超高强钢及热成型钢，提高了纵梁的单位截面力，对应高速磕碰中纵梁的折弯，即正面磕碰中纵梁截面强度也高于比照车型，确保了纵梁的吸能比。
截面尺度加大的一起会导致分量的提高，为此Model 3纵梁表里板均进行了减薄处理，确保了整车的轻量化。
表8 前纵梁前段截面尺度比照表
图9 Model3前纵梁资料分布图
纵梁因躲避轮胎包络选用了外八字规划，正面和偏置磕碰进程中纵梁根部易内倾折弯，Model 3把crossmember安置在最单薄的根部（如图10），与左右纵梁构成环形结构，与侧支撑梁彼此支撑，操控前机舱纵梁的折弯趋势。
侧支撑梁选用了更为健壮的“三角形”腔体结构，确保纵梁有用传力至门槛梁。
Model 3在前机舱磕碰受力方位空腔填充CBS发泡资料，添加强度提高刚度的一起传递磕碰力，并下降噪音，提高轻量化，总分量仅0.02kg。
图10 纵梁根部结构图
前围板下部共同的规划是model 3差异于传统车型的一个亮点，三角型腔体可使地板尽或许向前延伸，加大电池容量的一起也给电池包供给安点缀（如图11），腔体斜面均选用热成型钢材，提高了磕碰强度。
但这种规划也带来了必定坏处，因安置占用了轮胎空间，所曾经围板全体后移躲避，前排人体及人体脚部空间随之后移，终究导致Model 3轴距尽管长，可是后排乘坐空间并不杰出。
图11 前围板下部结构图
表12 Model 3与其他车型前围下部尺度比照
在整个磕碰进程中，副车架吸能效果是必不可少的。
首要副车架与车体设备部位选用了可掉落结构，如图13所示，磕碰进程中副车架可及时与车体别离，削减对纵梁变形的搅扰，使纵梁变形更充沛，预估四驱时，副车架脱开会拉动电机向下运动，削减电机对乘员舱的揉捏。其次在副车架臂正反两个方向均规划了压馈筋，经过特征的形状来操控副车架折弯。
副车架这种规划确保了正面高速磕碰中的电池安全，防止副车架直接揉捏电池包和高压附件设备。
图13副车架可掉落结构与溃缩筋示意图
如图14所示，转向体系在磕碰进程中，先向后溃缩，然后向下曲折的变形办法防止了磕碰力直接向后方传递，构成方向盘撤退过大。
图14 正面磕碰转向体系变形示意图
如图15所示，转向管柱带中心轴总成规划有三级溃缩结构，溃缩行程达93mm，以减轻车辆磕碰对驾驭员的损伤：中心轴为榜首级，在磕碰进程中经过万向节发作形变，并向后溃缩，防止磕碰力直接向后传递构成方向盘撤退损伤驾驭员。车辆磕碰时，驾驭员受惯性力前倾，方向盘受必定碰击力诱发转向管柱第二级溃缩收效；跟着方向盘遭到的碰击力添加，转向管柱从二级溃缩晋级至三级溃缩。
图15 转向体系溃缩结构示意图
5．正面40%偏置磕碰
Model 3的40%偏置碰首要对应E-NCAP和IIHS实验要求，当64km/h实验车碰击壁障时，传力途径与正面磕碰根本共同，但变形会更为严峻。壁障会对轮胎构成严峻揉捏构成轮胎发作必定转向及撤退，从而碰击车体，构成人员损伤。
Model 3的偏置碰规划较为共同，要点在前防撞梁、A柱、门槛等方位进行了优化规划。
首要前防撞梁本体规划两条纵向压溃筋(如图16)，方位处于车宽40%，考虑在偏置碰进程中更好的操控前防撞梁变形办法；
其次驾驭舱内部左右规划了支撑板结构（如图17），选用热成形资料，横向截面选用健壮的“三角形”截面，与外支撑梁彼此照应，构成“8”字形腔体结构；
一起腔体内部填充发泡资料添加强度，当高速磕受阻障碰击轮胎时，可阻挠轮胎向乘员舱内的侵入，削减车体被侵略时向后的变形量；该结构也能有用维护电池包在磕碰时不遭到过度揉捏。
图16前防撞梁压溃筋示意图
图17 驾驭舱内部结构图
Shotgun作为机舱首要传力途径之一，上下两层钣金构成关闭型腔体，外板选用高强度钢板，内板选用超高强度钢板，全体弧度选用“拱形”以躲避轮胎包络，因为“拱形”结构也导致shotgun早年至后截面改变是由大→小→大（如图18）;
偏置碰进程中shotgun与正碰相同进行折弯变形进行吸能，最大折弯方位便是腔体最小方位B-B；一起腔体内内置三角形支撑板来操控变形办法。
图18 shotgun截面改变
40%偏置碰对纵梁及乘员舱揉捏更为恶劣，Model 3对应该磕碰则在A柱进一步进行了补强规划，如图19所示，内板及加强板均选用屈从在1000MPa以上的热成型资料，一起钣金料厚均高于同类车型，削减偏置磕碰进程中车门结构的变形量,该效果相同适用于25%偏置磕碰；
在门槛内板方位该车型选用的是超高强度钢板，贯穿至A柱前部，与纵梁、外侧支撑板有用衔接，使得纵梁的磕碰力有用传递。
图19 纵梁、门槛、A柱传力途径和资料、料厚
6．正面25%偏置磕碰
IIHS的25%偏置碰是现在要求较为苛刻的实验之一，车辆磕碰安全功能点评成果首要由车体结构点评成果决议，也即车辆的结构耐撞性决议了车辆的磕碰安全功能，据了解在25%偏置测验中，Model 3的体现优异，除了副驾驭25%小面积偏置磕碰时主驾驭侧小腿和脚部只取得杰出（A）以外，其他细分项目均为优异（G）。
从图20的model 3实验成果来看，考虑从以下几个方面做剖析:
① 轮胎遭到严峻揉捏发作决裂，轮胎应是首要传力途径之一；
② A柱上边梁变形不明显，因为A柱选用热成形钢板，强度较好；
③ A柱上铰链有变形，但不严峻，考虑铰链加强板起到了增强效果；
④ A柱下部及门槛区域变形严峻，并向后侵入了驾驭舱，但无人员损伤；
⑤ 前纵梁变形不明显，考虑纵梁不在25%磕受阻障堆叠区域，未起到传力效果；
⑥ 衔接板虽有变形，但结构尚完好，考虑未在25%磕受阻障堆叠区域或堆叠量较少，仅受shotgun牵扯发现侧向吸能；
⑦ shotgun变形严峻，考虑是磕碰传力途径之一。
图20 纵梁、门槛、A柱传力途径和资料、料厚改变
如图21所示，前纵梁避开了磕碰区域，巨大的冲击力经过shotgun、轮胎、悬架传递到A柱及门槛梁。
下防撞梁与壁障堆叠量较少，考虑部分冲击力也会经过副车架传递到电池包纵梁。
Model 3添加了横向传力通道，在shotgun与纵梁之间经过衔接板进行焊接，使一部分能量转化为侧向动能，这样因为衔接板的横向传力效果，使一部分磕碰力传递到车身右侧，削减了效果在乘员舱上的能量。
图21 正面25%偏置磕碰传力途径示意图
如图22所示，壁障在碰击到轮胎时，前悬后下摆臂总成发作折弯，导致轮胎会发作细微转向，考虑轮胎防止直接碰击A柱构成A柱撤退量过大而进行的规划，但轮胎发作转向后会碰击电池包，构成电池包部分变形，巩固的电池包也是model 3反抗磕碰的一个手法。
图22 正面25%偏置磕碰轮胎变形图
如图23所示，Model 3的前防撞梁及下部副梁横向尺度均进行了添加，比照传统车型，前防撞梁超出吸能盒约230mm，考虑添加尺度首要对应25%偏置受阻障的重合量。
图23 Model 3前防撞梁超出吸能盒长度与传统车型比照
如图24所示，从Shotgun俯视图看前部选用31.5°夹角规划，当车体碰击壁障时，碰击力F分解为F0与F1，F0沿shotgun传力至A柱，F1传力至炮塔，一起对车体发作必定横向动能，使得壁障避开乘员舱，确保乘员安全。
炮塔与壁障有重合量，故周边零件均选用高强度钢板进行补强，提高了乘员的安全性，考虑这种资料挑选也是model 3实验合格的一个原因。
Shotgun与纵梁、A柱、衔接板构成关闭环，衔接板与前纵梁衔接在一起，而衔接板下部衔接副车架，经过这种关闭环大幅度提高了车身的侧向刚度。
一起关闭环零件均选用超高加强板与热成形钢资料，这样，即便在刚性壁障揉捏下也确保了shotgun的耐撞性。
图24 shotgun处结构示意图
7．旁边面磕碰
多条磕碰传递途径，车身选用安全的笼型结构可对应一切旁边面磕碰（如图25）；
如图26所示，顶盖中横梁选用超高强钢，而B柱及边梁则均选用热成型资料，首要确保旁边面磕碰的传力。
可是B柱与顶盖中横梁未构成关闭环形结构，有必定的错位，这种规划考虑首要是Model 3在人机安置时头部与横梁空隙缺乏，导致顶盖中横梁必定后移构成，因为旁边面磕碰中由终究由顶盖中横梁传递的能量较少，这种规划也是能够承受的。
别的POLE磕碰中会对上边梁调查更为苛刻，这种错位并不是非常有利，假如头部空间满意的状况下，尽量仍是要确保顶盖中横梁与B柱的连贯性，确保接连的传力结构；
图25 旁边面磕碰车身传力途径示意图
图26 Model 3 顶盖中横梁传力途径示意图
Model 3在车门规划上对应旁边面磕碰（包含POLE碰）也有以下亮点：
如图27所示，从侧碰区域比照图来看，前门、后门的防撞钣金与侧碰区域的堆叠量挨近50%，能够有用抵挡壁障对乘员的损伤；防撞梁安置方位相对靠下，但覆盖面积较其它车型约增大15%，形状为常见的”冲压帽式“防撞梁，原料为高强度铝合金资料，厚度为2mm。
防撞梁与车身止口的堆叠量为前门125mm，后门78mm，相对其它车型为中上等水平，可对防撞梁与车身衔接强度得到有用提高，在侧碰时更好的确保车门与车身的传力顺利性。
其上部的外腰线加强板安置在磕碰区域上部，为铝合金资料1.6mm厚度的零件，远高于惯例车型0.9mm厚度。从方位及料厚上来剖析，外腰线加强板也是对应旁边面磕碰、正面磕碰的首要结构之一。
图27 车门防撞梁结构示意图
model 3 的旁边面磕碰首要操控B柱的变形办法来完成，首要选用两种办法。
• B柱内板与加强板均选用TWB工艺（如图28），即内板选用相同料厚不同强度的资料，加强板选用相同资料不同料厚工艺，确保上部强度均高于下部；
• 一起B柱加强板下部规划了诱导变形结构（如图29），以操控B柱变形办法到达设定要求。
图28 Model 3 B柱TWB工艺使用
图29 Model 3 B柱诱导特征
8．POLE磕碰
依照E-NCAP中的柱撞实验条件，对Model 3进行旁边面75°、 32km/h柱撞剖析。
如图30所示，门槛梁则为首要变形吸能区，其间门槛内板外板均选用高强度钢板资料，而门槛加强板则选用“目”字型揉捏铝材，极高的提高了门槛的承载才能，可对应包含pole碰在内的旁边面磕碰，一起可起到了轻量化的效果；
门槛与地板座椅横梁错位焊接，座椅横梁处于柱状磕碰器磕碰途径规模，可有用反抗乘员舱的变形。
图30 应对POLE磕碰门槛处结构示意图
如表30所示，门槛断面系数及惯性矩均高于同类车型， “目”字型揉捏铝供给了首要奉献。
表31 Model 3与竞品车型门槛断面系数比照
关于电动车，柱状实验除了考虑乘员安全外还首要应对电安全问题。（电池包受柱状揉捏有或许导致起火燃烧）。
Model 3电池包规划未做侧向支撑结构，侧碰（包含pole碰）电池防护首要由车身结构树立（如图32）。
如图33所示，电池包与门槛距离约为40mm，POLE磕碰时电池包有必定揉捏危险，电池包上下板均规划了弯折特征，操控POLE磕碰的变形办法。
9．后边磕碰
多条磕碰传递途径。
如图34所示，车后部均为铝材，考虑铝纵梁的吸能功率要优于钢纵梁，整车压溃量悉数会集在后防撞梁和后纵梁后端部分。
后纵梁断面Z向高度高于传统车型，且为“日”字型结构，轴向刚度大，压溃时能吸收更多的能量，并拥较好的轴向压溃安稳性。
图34后纵梁结构示意图
如图35所示，车身后部规划了3个 “环形”结构，构成了关闭的传力结构。后部磕碰中，榜首层“环形”结构首要选用铝材，是储物和溃缩吸能区域；第二层“环形”结构首要选用高强度钢板，首要维护电机在后碰中的安全，一起后副车架对其进行了两层维护；第三层“环形”结构也选用高强度钢板，首要是对电池包进行设备及维护。
后保险杠总成全体选用活衔接结构，可在低速磕碰后进行修理，撞梁本体选用“目”字型铝材，轻量化的一起可确保有用溃缩，防撞梁X向超出后行李箱盖50mm，可确保行李箱盖在后部低速碰时安全性。
Model 3的这种结构可对应后部的多种磕碰。
图35 后边磕碰环形结构示意图
10．行人维护-腿部
如图36所示，Model 3经过操控造型特征将实验区域避开大灯（传统硬点区域）是本车功能与造型结合规划的亮点之一。
Model 3的处理办法防止了在该方位呈现较低极值状况。（FLEX-PLI实验成果点评办法为：结合高功能限值和低功能限值选用线性插值的办法核算网格点所得点数）。
Model 3的磕碰区域Y向尺度相关于传统车型并未减小，但它添加了溃缩泡沫以及小腿支撑横梁的Y向长度，磕碰区域内，保险杠均对小腿有着安稳性支撑。
图36腿部维护结构示意图
如图37所示，Model 3前脸造型是极为平坦的，在小腿磕碰实验时更有利于小腿部取得更小的损伤值；（比照车型保险杠中心方位平坦性差，在磕碰实验时会发作较大的膝部曲折角及剪切位移）。
如图38所示，Model 3溃缩泡沫规划方位与膝关节中心方位堆叠量为30mm，堆叠量足够，磕碰实验时膝部动态剪切位移较小，有利于得分；小腿三个支撑点X向坐标挨近，且有必定的可溃缩性，有利于确保小腿的安稳以及小腿位移的全体性；但前保险杠蒙皮与防撞梁空隙过小，溃缩泡沫厚度最薄方位只要28mm，远低于市场上其它优异车型（如表39）。膝关节方位溃缩空间缺乏，导致中部支撑偏硬，而上部支撑又相对较弱，构成强弱反差，会导致小腿维护全体得分不高。
图37 Model 3与某车型前部造型比照图
图38 Model 3溃缩泡沫与壁障联系
表39 Model 3部分车型缓冲块有用厚度调查表
11．行人维护-头部
从E-NCAP实验成果能够了解到，Model 3内行人维护头部损伤上是较差的，首要体现在以下方面：
前部造型偏低，导致行人维护成人头部检测区域、儿童头部检测区域过于接近后侧，而该方位有前风挡玻璃、A柱区域零件、蓄电池、前部雨刮等较硬零件；检测区两边方向过于接近外侧，该方位有前行李箱铰链、气绷簧等较硬零件。以上零件刚度大，均不利于头部得分。
别的前行李箱钣金腔体较小，无法经过本身结构来满意头部磕碰时的缓冲，只能经过检测区域内的零件之间的Z向空隙来完成缓冲，但从断面图来看Model 3车型检测区域内的零件空隙也很小，也无法满意对头部损伤的缓冲，导致内行人头部损伤测验时，得分会很低。
尽管前行李箱钣金原料为铝合金原料，比较钢制资料行人维护头部损伤值会小，但为了能够更好的确保Model 3的造型及机舱安置使得其行人头部维护没有正真取得较高得分。
根据以上剖析考虑在原料、造型、检测区域内的各缓冲零件尺度上来进行优化，进一步提高行人维护头部得分。
图40 头部维护区域示意图
12．顶压
现在国际上测验车辆翻滚，车辆对乘员的安全维护首要有下跌测验、动态翻滚，以及国内所做的车顶静压实验。
Model 3为对应以上这些实验，在B柱上部添加加强板，边梁内两层加强板一体成型，可对应至少4.5倍以上的整备质量重力(如图41)；
图41 B柱上部加强板结构示意图
表42 Model 3与竞品车型上边梁断面系数比照
总结
经过本期对Model 3磕碰安全的解析能够发现，其在资料和结构上对应磕碰都有必定的亮点，尤其是25%偏置磕碰和柱碰现在国内C-NCAP和C-IASI都已展开相关实验，Model 3的规划对咱们有必定的启示，了解国外现在的规划水平，但一起Model 3行人维护也存在必定坏处，期望经过以上剖析能在今后规划中加以躲避。
