为促进高校科研成果赋能产业发展，服务国家的科技发展，更好地发挥高校服务经济和社会发展的职能，清华大学技术转移研究院于2022年9月15日组织了首场专利开放许可路演宣讲活动，并发布了首批开放许可专利清单。本次活动由清华大学技术转移研究院，北京市知识产权局，广东省知识产权局，辽宁省知识产权局联合主办，中国技术交易所支持，并进行了线上直播和互动。

我室汽车安全与轻量化团队周青教授以“智能汽车安全防护及电动汽车托底碰撞装置”为题，介绍了团队在智能汽车安全防护和电动汽车托底碰撞评测两个领域的开放许可专利。

周青教授在会场介绍智能汽车安全防护及

电动汽车托底碰撞装置的相关开放专利

智能汽车安全防护

利用智能汽车的感知，当判断碰撞事故大概率不可避免时，可把传统的碰撞安全保护提前至碰撞发生前几秒启动，根据对事故工况和乘员状态的预判，实现有针对性的智能安全保护。智能安全防护针对精准实时的车辆状态和乘员状态感知及预估，基于乘员损伤风险预测的碰撞保护构型决策，并考虑乘员状态和碰撞形态的自适应碰撞保护。周青教授针对主被动一体化智能保护方法，介绍了一系列开放许可专利。

智能汽车主被动一体化防护

（1）新型滑动吸能座椅

追尾碰撞和颈部挥鞭伤是最常见的碰撞及损伤，碰撞安全标准要求座椅在追尾碰撞下对颈部提供保护，现有技术和产品多采用基于座椅头枕或基于座椅调角器的保护装置。周青团队开发了用于追尾碰撞下颈部保护的新型滑动吸能座椅。利用追尾碰撞产生的冲击，使得座椅和乘员在一定的约束力作用下以可控的形式向后滑动一定的距离，降低乘员躯干和头部的相对运动，减少颈部损伤。下图展示了该装置的“滑轨套滑轨”的碰撞滑动机制和滑动拉弯钢片以吸收碰撞能量的机制。

尾撞滑动吸能座椅减少乘员挥鞭伤

本技术对现有座椅滑轨结构稍加改动，就能实现对乘员颈部的有效保护，质量轻，占用空间小；还可根据乘员身材和预判的碰撞强度，调配滑动约束力和滑动距离限位，实现最优保护。本技术将追尾碰撞下的颈部保护装置放置于座椅滑轨结构，可不影响座椅调角器以及椅背刚度和强度控制，降低高速追尾下乘员滑出座椅的风险。

（2）具备行程放大安全带系统

临撞前及碰撞中对座椅安全带进行预紧是智能碰撞保护的一个关键环节。本技术方案采用一个简单低成本的驱动行程放大装置，使得100 mm的座椅安全带收紧行程只需要50 mm的驱动行程，提升了危险情况下快速驱动的效率，使之有可能通过电机来驱动；同时把安全带预紧和限力功能合并在同一个装置里实现，可节省空间、降低装置的总重量并降低降低成本；还可以通过安全带在碰撞发生前对乘员的收紧来实现主被动融合下的预警。如果对安全带预紧的驱动可以使用电机，还可实现安全带预紧功能的可逆。同时，在具有时间压力的碰撞前预警中，行程放大功能可提升系统的执行效率。该系统的成本和技术成熟度与车辆中已配置的仅具有预紧或限力单一功能的装置相当，新添的安全带收紧行程放大装置为简单的机械结构，可与安全带预紧、限力装置一起放置或整合。目前市场上的产品中尚未见到同时具备上述全部功能的产品集成。

3）多传感器数据融合的汽车碰撞

感应方法

目前的汽车碰撞感应和气囊点火算法基于放置于乘员舱的加速度计信号，判定复杂碰撞模式和中低速强度的碰撞时仍存在误判、漏判或迟判的问题。碰撞感应和判定滞后导致必须采用大能量气囊才能及时展开到位，而大能量气囊可能造成额外伤害。本技术通过在前保险杠行人碰撞保护泡沫塑料块中设置若干空腔并安放空气压力传感器，当车辆经历前碰撞时，空腔内的空气被快速压缩，压力传感器捕捉压力变化信号；此外，也可在汽车前端的主要承载结构上（如前纵梁）贴应变片，获取碰撞冲击在结构上产生的弹性和塑性变形作为碰撞信号。

本技术具有的优势包括：对碰撞强度和模式的区分度更好，给出碰撞预判的时间更快；在乘员舱加速度传感器的基础上，增加更多的传感器信号，基于多参数融合数据的碰撞感应算法更加精准可靠，可降低算法开发的技术门槛。另外，本技术还可结合智能汽车的行车环境感知信号（如摄像头、雷达），融合碰撞前和碰撞中的信号，使得碰撞感应算法更加可靠，碰撞保护手段启动更早。

多传感器布置策略及多数据融合的气囊引爆算法

（4）多模式的汽车保险杠

车辆低速碰撞下保险杠的大部分都介入碰撞保护，而与行人发生碰撞时，保险杠只有局部区域介入碰撞保护，现有的保险杠结构设计难以协调这两种碰撞保护要求。本设计方案利用汽车前端有限的布置空间，在保险杠的吸能区域内（如泡沫块）布置离散的半圆弧杆结构，使得保险杠机构集成两种吸能模式。当行人下肢与保险杠发生碰撞接触时，离散半圆弧杆发生转动，可降低碰撞阻力；当保险杠与较大的外部障碍物发生接触碰撞时，离散半圆弧杆没有能发生转动的空间，多个半圆弧杆被压溃，碰撞阻力较大。该设计可使保险杠随外部碰撞物接触区域的大小自动切换变形吸能模式，便于进行同时满足低速碰撞法规和行人保护法规的设计。吸能块及半圆弧杆结构均有若干几何和材料参数供设计优化，实现不同模式下所需要的压缩强度。该设计为匹配更宽的车速范围及碰撞场景预留了可调的设计参数，赋能保险杠的智能化实现。

(a) 新型保险杠吸能结构示意

(b) 新型保险杠与行人腿部碰撞试验后示意

(c) 新型保险杠低速碰撞试验后示意

（5）适于多方向碰撞和复杂工况评测的

假人装置

碰撞假人都限于评测单一碰撞方向，这样的评测方法无法评测实际道路事故中经常出现的斜向碰撞等复杂工况。并且，未来使用人体数字模型对智能汽车安全性进行虚拟评测，人体模型本身可代表多方向的碰撞响应，能涵盖多碰撞方向的评测，因此，也需要一个单一的物理假人能覆盖所有方向的碰撞响应，满足未来汽车虚拟安全评测需求。

本技术针对人体下肢和胸部两个常见的碰撞损伤部位，研发了新型碰撞假人装置，将多方向和全方向的碰撞响应整合在单一结构里。胸部布置弹簧阻尼单元实现胸部正向、侧向和斜向60°的力学响应逼真度，适用于智能汽车乘员多朝向座姿下的安全评测。肋骨采用了离散结构设计，能表征安全带对胸部的局部侵入。具有四自由度膝关节的人体下肢模块拓宽了现有下肢模块的方向性，能输出所有方向碰撞的损伤参数，可用于不同碰撞方向和不同步态行人的安全评测。

具有四自由度膝关节的行人假人下肢模块

适合多方向碰撞和局部变形的假人胸部结构

本装置能代表人体胸部和膝关节经历不同方向碰撞的响应，生物逼真度更加真实，能评测更多实际交通事故中施加到人体的碰撞载荷工况，便于与虚拟安全评测中使用的数字化人体模型结果进行对比。另外，该胸部装置和下肢装置也可替换目前碰撞假人中的下肢模块和胸部模块，保留其他未更新升级等模块（如头部、颈部），这样可以达到逐步升级和替代关键模块的目的。假人装置的多方向力学响应生物逼真度的提升可以更好评估智能汽车碰撞保护结构和乘员约束系统未来在复杂碰撞工况下的保护效果。

电动汽车托底碰撞安全评价及装置

电动汽车托底碰撞安全及保护是新问题。托底碰撞是指汽车的底盘在行驶中碰撞到地面或者地面上凸起的异物等对象。动力电池包安装在车辆底部，托底碰撞可能引发电池包的损伤甚至燃烧。急需对电动车托底碰撞的安全性进行试验评测，业内正在研发和讨论评测方法和评测标准。周青教授针对电动汽车托底碰撞评测这一痛点问题，介绍了相关的开放许可专利。

电动汽车托底碰撞工况示意

美国国家运输安全委员会(NTSB)报道的

电动汽车托底碰撞事故

我们研发了若干简单低成本的碰撞加载装置，固定于实验室的地面上，当被评测的车辆按指定的速度驶过该装置时，能直接对电动车电池包底部造成托底碰撞并刮蹭。试验前托底加载头处于收纳状态，以闪避汽车的前舱结构，通过一个自动触发装置弹出，直接对电池包底部进行托底碰撞和刮蹭，来评估电池包损伤和抗托底碰撞的保护性能。该托底试验加载装置的触发能适应不同的试验车速及车型尺寸，包括不同的车辆长度和电池包离地间隙，并能提供若干托底侵入量水平，具有工况普适性，便于标准化。

电动汽车托底测试装置示意

电动车托底碰撞试验方法尚在建立和完善过程中，亦无规格化试验装置。但由于电动车保有量增加很快，托底碰撞事故导致的车辆燃烧时有发生，预期业内会很快出台电动车托底碰撞试验评测标准。无论未来出台的具体评测标准是什么，比如车速、托底碰撞位置、底部托底侵入量等，本加载装置均可适配。

本次所介绍的专利技术已在中国技术交易所的“专利开放许可信息发布和交易服务平台”上线。

本文转载自：汽车安全与轻量化