展望未来，城市共享自动驾驶电动车该如何在拥挤的街道上保护乘客的安全？特别是当侧面撞击发生时，乘客与撞击点之间仅有几十厘米的空间，“钢铁之衣”能否守护乘客的生命？近日，世界钢协发布一篇题为《SEM高强钢智能电动汽车的车身结构理念满足严苛的侧面碰撞要求》的钢铁博客，在业内引起了广泛关注。该钢铁博客指出，世界钢铁协会下属分会世界汽车用钢联盟为了研究SEM（Steel E-Motive Microstudy）高强钢智能电动汽车如何打造可持续的未来移动出行方式，推出了“SEM高强钢智能电动汽车设计与性能创新技术微研究”系列，深入探讨了高强钢智能电动汽车的车身结构理念是如何满足严苛的车辆侧面碰撞要求的，并展开介绍了其所做的高强钢智能电动汽车的侧面碰撞测试结果。
侧面碰撞
是电动汽车的“阿喀琉斯之踵”
对于电动汽车来说，侧面碰撞尤其危险。庞大的电池组通常安装在车辆底部，一旦侧面撞击导致电池破裂、电解液泄漏，可能引发“热失控”连锁反应，例如电池短路、过热，甚至起火冒烟。
如何在有限空间内，既吸收碰撞能量，又防止外部物体侵入电池区域呢？世界汽车用钢联盟的工程师们找到了解决方案：合理的车身结构设计配合先进高强钢材料。
世界钢协在该博客中表示，城市化与净零排放目标，是推动交通模式向密集城市环境中的按需出行转变的关键因素。在此背景下，移动出行行业预计迎来共享出行的显著增长，并将重点依赖自动驾驶技术和电动化来实现。世界汽车用钢联盟的“SEM高强钢智能电动汽车”项目展示了自动驾驶共享出行的创新理念，通过独特的座椅布局和便捷的上下车设计，最大化载客量与舒适性，同时为实现净零碳排放提供了清晰途径。这些车辆专为混合交通模式而设计，因此其结构必须符合全球最新的高速耐撞性要求。由于侧向碰撞点与乘员之间的空间极为有限，其通过合理的车身结构设计并采用先进高强钢材料，可在有限空间内同时实现碰撞能量吸收与电池组保护，从而有效降低上述风险。
车辆安全性如何检验？
世界钢协介绍，标准化碰撞工况有助于开发和验证车辆结构性能，其设计旨在重现真实碰撞场景。“SEM高强钢智能电动汽车”项目工程团队选取了美国公路安全保险协会标准和美国新车评价规程侧面碰撞测试标准来开发和确保适当的侧面碰撞性能。
据其在博客中所述，世界汽车用钢联盟的工程团队根据美国公路安全保险协会侧面壁障2.0工况重现了车辆间90度直角碰撞场景，测试车辆以垂直于目标车辆的角度进行撞击。美国公路安全保险协会的可变形侧面碰撞壁障代表了一款典型中型运动型多功能车。该壁障的正面轮廓与定位设计，使得受撞车辆的侧门需承受大部分初始碰撞力。壁障下边缘略高于SEM高强钢智能电动汽车的车身结构门槛梁及电池区域，在这种工况下，电池受损风险较低，侧面碰撞载荷通过侧门及配套车身结构的适当设计得以有效化解。美国公路安全保险协会的侧面碰撞性能目标要求车身结构侵入量控制在极低水平，以减少乘员受伤。这些侵入量数值通过有限元分析（FEA）碰撞仿真模型计算得出。当碰撞后车身变形结构与乘员（测试假人）中线之间的剩余间隙大于180毫米时，方可获得美国公路安全保险协会测试的最高安全评级。
再看美国新车评价规程64公里/小时侧面柱碰撞测试中，模拟车辆以较高横向速度撞击静止物体（如路桩或灯杆）的场景。该试验极具挑战性，撞击区域极小（254毫米直径的柱体），且冲击力覆盖车辆整个高度，导致车身结构需承受相对集中的冲击载荷。美国新车评价规程64公里/小时的测试标准已被全球众多碰撞测试机构复制。该标准测试主要针对前排乘员的保护性能评估，因此试验中柱体的定位会与图示前排乘员（测试假人）头部位置对齐。由于该测试的严苛性和集中的碰撞载荷，动力电池组也面临极高的受损风险。为降低这一风险，项目工程团队在设计中额外考量并优化了多个柱碰撞位置，对多位置侧面柱碰撞位置进行“尽职审查”。
车身结构拥有
“独门钢铁秘诀”
博客介绍，美国新车评价规程柱碰撞测试的评估仅基于乘员受伤值。该数值通过碰撞测试假人身上测量的受力数据计算得出。由于SEM高强钢智能电动汽车的有限元分析中未包含仿真假人模型，因此对于美国新车评价规程工况，项目施工团队采用了美国公路安全保险协会大于180毫米的侵入间隙目标值。他们通过设定车身结构（通常为门槛梁内板）与电池组之间大于25毫米的静态侵入间隙目标值，确保动力电池组得到安全防护。该间隙能有效防止碰撞过程中电池组的动态接触。上述目标值在全部4种侧面柱碰撞工况中均被采用。实现侧面耐撞性需要合理管控碰撞能量与冲击力。通过精心设计的车身结构，并科学选用特定等级的先进高强钢，是实现乘员与动力电池组双重保护的核心。世界汽车用钢联盟推出的SEM高强钢智能电动汽车采用开放式白车身结构，配备A柱和C柱铰接式“剪刀”门，形成宽大的车门开口，提升乘员进出的便利性。结构性B柱集成于剪刀门内部，与侧门防撞梁共同为美国公路安全保险协会侧面壁障工况提供主要反作用力。碰撞力随后通过A柱和C柱分散至车身结构，而前后横向斜撑则作为次要传力路径提供反作用力。这些结构共同围绕前后乘员区形成一道“腰线”防撞梁。B柱与下侧门槛梁及上侧梁结构重叠，进一步分散碰撞力并传递路径至车身主体。
针对美国新车评价规程64公里/小时侧面柱碰撞工况，前后排乘员的防护采用了与美国公路安全保险协会侧面壁障相似的传力路径策略。车身结构的A柱和C柱分别与乘员的躯干及头部区域对齐，从而为侧面柱碰撞关键测试点提供直接的碰撞力传递路径及接触界面（壁障至车辆）。“可溃缩”区域提供了与典型前后碰撞溃缩区类似的能量吸收能力，虽然规模较小，但为动力电池组提供了充分防护。底盘结构构成了上部传力路径，电池底盖构成了下部传力路径，超高强度钢门槛梁内板则有效减少车身结构变形及与电池模块的接触。此外，上侧梁与车顶结构也具备能量吸收及传力路径管理功能。
针对美国公路安全保险协会侧面壁障工况的仿真预测表明，前、后排乘员中心线侵入间隙均大于180毫米，达到最高“优秀”评级。美国新车评价规程侧柱碰撞测试的有限元分析仿真结果表明，前后排乘员均得到有效保护，侵入间隙均超过180毫米。动力电池组保护方面，静态（测试后）侵入值达到电池舱大于25毫米的目标值。动态碰撞事件中，车身结构侵入量极低（约5毫米），确保电池组全程无接触。在侧柱碰撞测试工况下，电池组及电池的破裂风险极低。
高强钢成为守护乘车安全的
“幕后英雄”
世界钢协在博客中介绍，针对美国公路安全保险协会侧面壁障工况，采用液压成型B柱管梁结构管理初始冲击载荷。CR400Y690T-RA钢材在保持封闭几何剖面的同时提供高强度特性，将载荷传导至上侧梁门槛梁及底盘区域。水平车门防撞梁采用辊压成型CR1200Y1470TMS钢材，显著降低溃缩侵入量，并将冲击载荷分散至A柱与C柱。A柱采用抗拉强度达1900兆帕的热成型钢，后C柱则采用抗拉强度达1500兆帕的热成型钢。这些先进高强钢的超高强度特性允许汽车制造商采用更薄的材料厚度，有效降低白车身总重量并减少材料生产碳排放。
先进高强钢在美国公路安全保险协会侧柱碰撞性能测试中，为电池提供防护。其中，门槛梁六边形吸能组件包含两块滚压成型的双相钢DP780，形成垂直于刚性柱碰撞方向的六边形管状结构。这种六边形剖面与双相先进高强钢的组合展现出卓越的能量吸收特性。
上部防护传力路径采用马氏体级底盘横梁（CR1200Y1470TMS），通过螺栓与电池框架横梁（CR1550Y2000T-MS）连接，构成超高强度侧向传力路径，可有效传递碰撞载荷并最大限度减少侵入量。同样，电池底盖采用冷冲压工艺制造，形成高强度下部传力路径。世界汽车用钢联盟项目工程团队凭借超高强度材料的性能优势成功实现了减薄设计。更值得注意的是，变形后的车身结构与电池组全程无接触，显著降低了电池组失效破裂的风险，有效避免电解液泄漏及潜在热失控等安全隐患。
未来城市出行，安全与可持续并重。上述特殊钢材凭借超高强度特性，既减轻了车身重量，又降低了生产过程中的碳排放。世界钢协的这项研究向我们展示，通过创新设计以及合理地利用材料，钢铁能够为电动汽车驾驶员及乘客提供充分的保护。（中国冶金报）
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