比芯片更卡脖子!身价千万的碰撞假人竟被“小微企业”垄断,中国造不出来?

汽车讲堂 2021-10-28

汽车碰撞实验

2776 字丨阅读本文需 9 分钟

比起哪个汽车创始人又财富自由了,人们更关心的是驾驶安全。随着自动驾驶汽车时代的来临,我们亲眼见证了国产“造车新势力”的崛起。从蔚来、小鹏、理想等新能源汽车品牌在美国、香港等地纷纷上市,到宁德时代、比亚迪等电池品牌市值纷纷过万亿,再到华为、小米、美团等互联网科技巨头纷纷入局自动驾驶技术。

似乎凭借着强大的资本实力,国产“造车新势力”颠覆奔驰、奥迪、宝马已成事实。 但实际上,真正让客户心甘情愿去购买一辆汽车的原因,并非一家汽车的市值有多高,而是汽车的安全性。

如今,在国际汽车安全性能检测中至关重要的道具——碰撞假人的设计标准几乎都是按“欧美人”体型设计的,并非中国人。而且,这些碰撞假人中70%的市场份额被美国公司Humanetics所垄断,另外,这些假人价格非常昂贵,一个定制的汽车碰撞假人的价格可以轻松过千万。每次当汽车碰撞试验结束后,车企最心疼的并不是报废的车辆,而是这些价格昂贵的假人们。

中国是全球最大的汽车消费市场,2020年中国乘用车消费总量高达1983.02万辆,汽车保有量达2亿辆。面对如此庞大的汽车保有量数据,所有汽车安全测试的塑料假人竟几乎都是由美国公司提供的,而且设计标准也是按照“欧美人”的体格,而非“中国人”。

为什么汽车假人的价格会如此昂贵?我们能“国产替代”么?

一、汽车碰撞试验的起源

汽车碰撞试验属于安全性能检测中不可或缺的一环,其目的在于检测碰撞中车辆对乘员的保护能力。

汽车碰撞试验起源于德国,1938年一位奥迪汽车的工程师为检验汽车的安全性,将一辆奥迪DKW F7汽车加固后从山坡上推了下去,结果汽车除外壳受损外,发动机依然能正常运转。这次实验被认定为最早的汽车碰撞实验。

早期的碰撞试验是由工作人员亲自测试,但因危险性过高,在上世纪70年代左右便被取缔了。后来又使用了黑猩猩、猴子、猪、狗等动物作为测试对象,整个试验过程均在动物清醒的状态下进行,这种残忍的试验方式很快引来了大量动物保护者的反对,最终也被迫终止。

再后来,碰撞假人出现了。1959年,奔驰汽车以W111系列车型进行了汽车史上汽第一次乘有假人的碰撞实验。同年,沃尔沃研发的三点式安全带也首次问世。直到1972年,通用汽车研发的Hybrid Ⅱ型假人被美国认定为碰撞测试的标准型号假人。

假人是碰撞实验的核心,几乎所有国家都出台了相关的法规,要求汽车碰撞试验中,假人的损伤数据必须要达到一定的安全标准,否则不允许汽车进入市场。欧美国家甚至强制要求碰撞试验每辆车必须搭载2~3个假人,以此保证数据的准确性。这样就意味着,单一一场汽车碰撞实验,可能除了会报废掉两辆汽车外,还会报废掉价值上千万的汽车假人。

不过,如果一场碰撞实验后的数据很出色,同样能够帮助车企扩大品牌影响力,但有一个前提:它所使用的碰撞假人必须是国际公认的。

二、被美国垄断的汽车假人市场

2020年,国内汽车总销量已达1983.02万辆,保有量达2.81亿辆,即便有如此庞大的汽车消费市场,国内汽车碰撞试验的假人却大多由美国公司提供,甚至在C-NCAP评价体系中,假人的体格标准也是按照“欧美人”来设计的。

目前,美国Humanetics公司近乎垄断了碰撞假人70%以上的市场份额,而且价格居高不下。一个针对专门肥胖人士设计的碰撞假人,价格超过1100万。

为何碰撞假人的价格会这么贵?主要有3点原因。

1、尸体实验

国外研究人员在大量尸体解剖的基础上制造了假人,用以模拟真人受到的伤害情况,并经过鉴定后可重复使用。为了满足不同年龄段、不同性别、不同体型的碰撞试验,一个假人型号的研发周期往往需要10~15年。

2、材料复杂

假人不仅要模拟真人的外形,还要有复杂的脊柱、肋骨、内脏和合成肌肉,光这些材料的选择就十分挑剔,除此之外假人的胸腔由钢制成、肩胛骨是铝制,盆骨则采用相对脆弱的塑料,零件繁多,总体搭配下来材料的费用就高达4万多美元。

3、传感器系统

为何获取不同车速、不同车辆、不同位置在碰撞时可能对乘客带来的损害,碰撞假人身上会安装大量传感器用以采集数据,这些传感器甚至可以精确到每一个关节的损伤程度。

因此,传感器系统是碰撞假人最重要的配件,Humanetics公司的假人至少会配备60~200个传感器,其中传感器主要包括:加速度、角速度、力、弯矩和位移传感器等,这些传感器以每秒2000次的速度刷新数据,使得假人比真人更加“敏锐”,且随着传感器的需求变多,假人的价格也就越高。

但即使如此,Humanetics的假人仍然供不应求,有的型号哪怕已经订购了,也需要等上半年才能拿到。

三、为什么Humanetics能够垄断汽车假人领域?

1、起步早

全球第一个塑料假人是由美国Sierra 公司在上世纪40年代研发出来的,取名:Sierra Sam。起初Sierra Sam主要用于美国空军的火箭座椅弹射实验。

到20世纪70年代,Humanetics公司的前身FTSS开发出第一个被广泛接受的碰撞试验假人:Hybrid II型标准假人。

而直到20年后,即1990年8月,中国内地第一条高速公路——沈大高速公路才刚刚通车。无论是在汽车制造行业,甚至是汽车测试假人领域,我们都起步得太晚了。

并不是说中国没有假人制造商,而是没有足够的内置数据通道供广泛使用。中国汽车工业起步较晚,1956年,新中国第一辆汽车解放牌汽车才正式下线。虽然近年来一些汽车相关领域的企业已经悄然赶上了国外汽车发展的脚步,如新能源汽车、汽车电池等,但仍有很多不能覆盖的领域。

2、技术标准高

在制作假人时为了实现贴近现实,必须借助人体工程学、统计学、工程力学、材料力学和解剖学等一系列学科知识,综合考虑身高、体重等各种条件,加之传感器,技术门槛相当高,所以目前完全掌握技术的只有Humanetics公司。

虽然碰撞假人也可以重复使用,但零件会出现磨损,由于Humanetics的采购周期很长,通常是半年,所以汽车制造商必须要提前预定。毕竟,半年时间不做碰撞试验,任何一家车企都做不到。而且关于Humanetics的报价要照单全收。

3、得罪不起

试想,如果一个车企和Humanetics闹掰了,被永久性地断供,会发生什么?

某国内汽车公司安全中心负责人曾说:几百块钱的传感器,美国问我们要3000元,加上配套设备就要几万了。但是没有办法,得罪不起。

Humanetics只有约750名员工,但正是这样一个“小微企业”,却卡住了全球车企的脖子

四、我们能自己制造假人吗?

Humanetics公司的假人不但造价高,交付周期长,更重要的是其设计标准几乎都是参照“欧美人”的体格,那我们是否有可以“国产替代”的碰撞假人么?

答案是有的。

事实上在国内受到Humanetics公司“卡脖子”后,早已展开了对中国男性人体尺寸假人的研究,清华大学已研制出第一代中国男性假人。

另外有学者研究发现,在碰撞试验中,以国人体格研制的50th假人头部、颈部损伤风险明显大于Hybrid Ⅲ 50th男性假人,胸部损伤指标则较小。这说明C-NCAP评价体系中使用Hybrid Ⅲ 50th型号得到的安全指标对国人来说还有一定的差别,当然,这也并不意味着Hybrid Ⅲ 50th型号完全没有可取之处。

国内的汽车制造业起步较晚,虽然如新能源汽车等已经逐渐赶上世界脚步,但其他方面仍有很多不足。而Humanetics公司早在1970年就研发了被广泛接受的Hybrid Ⅱ型标准假人,1976年推出了Hybrid Ⅲ系列。

在近半个世纪的时间里,Humanetics公司已经研发出了各式各样的假人,范围从新生婴儿到大型成人,还提供完全集成数据采集系统的软硬件设备,综合了人体动力学、解剖学、材料力学等一系列相关知识,技术门槛相对较高,假人质量也无可睥睨。

因此,国际上仍使用Hybrid Ⅲ系列作为碰撞试验的标准,车企要想进入欧美等地的市场,就必须使用Hybrid Ⅲ系列。

汽车安全是每个国人、每天都会遇到的问题,而其中碰撞测试假人是保证汽车驾驶安全的核心技术。

但目前汽车测试安全的“假人”身材标准仍是针对欧美人,核心技术也掌握在欧美人手中,为保护中国驾驶员安全,开发“中国假人”已迫在眉睫。

文章来源: 60秒商业解读,迪哥说财经

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