《新能源汽车技术》教案第10课整车性能试验（三）.docx

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1、课题整车性能试睑(三)课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(1)掌握碰撞安全性试验的试验准备及操作规范(2)掌握蒯i安全性试验的试验要求素质目标：(1)培养脚踏实地、求真务实的工作作风(2)树立探索未知、追求真理的科学精神(3)激发心系国家建设、勇担时代使命的爱国情怀教学重难点教学重点：碰撞安全性试验的试验准备及操作规范，碰撞安全性试验的试验要求教学难点：正确理解并使用整车性能试验相关的国家标准及行业规范，正确按照试验流程完成整车性能试验，正确调i掰口操作整车性能试验的相关试验设备教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任

2、务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下教项目4任务4.3的“任务工单”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过APP或其他学习软件，收集碰撞安全性试验的相关资料，并进行了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到互动导入【教师】讲述相关内容，然后提出问遨交通安全事故会对乘员的生命及财产安全产生极大的危害，新能源汽车的安全隐患也会阻碍我国交通运输业和新能源汽车产业的进一步发展，因此开展新能源汽车安全性研究具有重要意义。新能源汽车的安全性可分为主动安全性和被动安全性.主动安全性是指车辆避免安全事故发生的性能；被动安全性是指

3、事故发生时车辆对车内人员的保护性能，又称碰撞安全性.相较于主动安全性，车辆碰撞安全性的提升是目前新能源汽车制造企业关注的重点。相较于传统燃油汽车，新能源，气车特有的动力蓄电池系统、驱动电机系统等电力系统增加了事故发生后车辆的安全隐患，这对新能源汽车在结构安全、乘员保护、电性能防护等方面均提出了更严苛的要求。我国颁布了一系列针对新能源汽车碰撞安全性的国家标准，内容除了常规碰撞测试外，还增加了跌落、追尾、涉水、侧柱碰撞等试验项目。学生们对车辆的安全性有哪些要求？如何减少事故的发生？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解碰撞安全性试验的试验准备、操作规范及

4、试验要求等知识4.3.1碰撞安全性试验概述【教师】通过多媒体展示“碰撞安全性试验相关的国家标准及评价准则”表格，并进行由解碰撞安全性试验是综合评价新能源汽车碰撞安全性最基本、最有效的方法。通过在规定试验条件下对车辆进行碰撞安全性试验，模拟实际的交通事故，分析碰撞前后车辆与乘员的损伤状况，评估车辆在螃事故中的安全性能。虽然碰撞安全性试验不可重复,且试验成本较高，但是通过测量车辆在不同碰撞试验下的安全性能数据进行车辆安全系数的评估，可为提高车辆碰撞安全性提供理论依据和数据支持。表4-22碰撞安全性试验相关的国家标准及评价准则序号标准号标准名称标准号柯隹名称I1GB200712006汽车倒面碰撞的乘

5、员保护5GBrr373372019汽车侧面柱碰撞的乘员保护2GB11551-2014汽车正面碰撞的乘员保护6GB/T314982021电动汽车碰撞后安全要求3GB183842020电动汽车安全要求7中国新车评价规程（C-NCAP）4GB/T209132007乘用车正面偏置碰撞的乘员保护8中国保险汽车安全指数（C-IASI）1.试验设备【教师】通过多媒体展示“蝌安全性试验设备”图片，并曲五并解碰撞安全性试验一般在特定的碰撞试验场地进行,试验所需的试验设备有牵引系统、高速影像采集系统、雌记录系统、试验假人、灯光系统等。D牵引系统【教师】扫码播放“车辆牵引在碰撞试验中的注意事项“视频，并进行讲解牵引

6、系统包括牵引电机、钢丝绳、牵引导轨、牵引小车、控制系统等。牵引系统可将试验车辆加速至规定的试验车速，同时可确保试验车辆在规定的范围内行驶，从而准确模拟碰撞发生时的场景。2）高速影像采集系统【教师】通过多媒体展示“高速摄像机”和“高速影像采集系统布置位置示意”图片，以及“高速摄像机的拍摄位置及拍摄目标”表格,并进行讲解为了观察碰撞安全性试验的动态过程，需要采用高速影像采集系统进行影像采集，采集帧率通常设置为500lOOOfps高速影像采集系统由高速摄像机、触发设备等组成，可用来记录试验车辆及假人在碰撞过程中的状态.高速影像采集系统应至少采集到如图所示角度的碰撞影像，高速摄像机的拍摄位置及拍摄目标

7、如表所表4-23高速摄像机的拍摄位置及拍摄目标序号拍摄位置拍摄目标序号拍摄位置拍摄目标摄像机1挡风玻璃正面驾驶员与乘员假人正面运动形态摄像机6壁障到车辆右侧车辆右例J整体运动过程摄像机2车辆左侧A柱到B柱驾驶员假人运动形态摄像机7车辆左前45。车辆左侧变形摄像机3车辆右侧B柱到C柱后排假人运动形态摄像机8车辆右后45车辆右侧变形摄像机4壁障到车辆左侧B柱车辆左侧前半部分变形摄像机9车辆顶部车辆顶部变形摄像机5车辆右侧A柱到B柱乘员假人运动形态摄像机10车辆正面车辆正面前部变形3）数据记录系统【教师】通过多媒体展示“数据记录系统”图片，并进行讲解数据记录系统主要用于记录与分析碰撞过程中试验车辆与

8、试验假人上传感器的数据，可分为固定式和车载式两种。固定式数据记录系统在试验时位于特定位置，其与试验车辆通过很长的电缆相连,完成对各传感器数据的记录。固定式数据记录系统的优势在于对其自身的抗冲击性无较高要求，试验过程中的数据记录操作较为方便，但试验过程中电缆可能断裂，导致数据丢失，且传感器的数量也会受到限制。随着试验技术的发展，体积小、操作简单、记录能力强的车载式数据记录系统得到了广泛应用，这种数据记录系统在试验时安装在试验车辆上，试验前后将其与电脑连接，完成参数设定及试验数据导出。4）试验假人【教师】通过多媒体展示“试验假人”图片，并进行讲解试验假人由假人模型、传感器、控制系统等组成，用于在碰

9、撞安全性试验中模拟驾驶员与乘员，检测碰撞时车内人员的位移、加速度、受力情况等。试验假人的头部、颈部、背部、肩部、大腿、小腿、腰椎处都安装了相应的位移传感器、加速度传感器、力传感器，以测量不同部位的数据。2.试验内容【教师】通过多媒体展示“碰撞安全性试验试验内容”和“碰撞安全性试验的评价指标”表格，以及“正面oo%重叠刚性壁障碰撞”移动壁障侧面碰撞”和正面对撞”图片，并进行i并解碰撞安全性试验主要包括车辆与固定壁障、车辆与移动壁障及车辆与车辆的碰撞试验，具体试验内容如表所示。试验主要模拟的碰撞场景包括正面100%重叠刚性壁障碰撞、移动壁障侧面碰撞、追尾碰撞、正面对撞等。表4-24碰撞安全性试验试

10、验内容序号试脸名称碰撞场景1车辆与固定壁障正面100%重叠刚性壁障碰撞、正面40%重叠可变形壁障碰撞、30。斜角刚性壁障碰撞、侧面柱碰撞等2车辆与移动壁障追尾碰撞、移动壁障正面碰撞、移动壁障侧面碰撞等3车辆与车辆正面对撞、斜角对撞等表4-25碰撞安全性试验的评价指标序号具体内容1试验前后车辆闭合件间隙测量试验前后车辆车门、发动机舱门、行李舱门、天窗等闭合件间隙2试验前后车辆下体变形测量试验前后车辆前纵梁、前底板、前端底盘件的变形也3车辆安全系统检杳碰撞后车辆的安全系统，并记录安全带、安全气It等安全装置的状态4传感器数据利用相关软件记录传感器数据，如碰撞时的位移、加速度、受力情况等4.3.2正

11、面碰撞安全性试验【教师】通过多媒体展示“正面碰撞安全性试验”图片，并进行谢解正面碰撞安全性试验用于测试车辆在前端受到正面撞击时的安全性及车内人员的受撞击程度，可参照GB11551.GB20913、C-NCAP等执行.进行正面碰撞安全性试验时，试验车辆利用牵引系统进行加速，模拟车辆在高速行驶中发生正面撞击事故。1.试验准备(1)试验场地：试验场地的面积应可以容纳导轨、跑道、刚性壁障及试验需要的设备等，并确保刚性壁障前至少5m的跑道平坦、光滑.(2)刚性壁障：刚性壁障的材质应为钢筋混凝土，宽度不小于3m,高度不小于1.5m,质量不小于7X104kg刚性壁障表面应设置20mm(Imm)厚的胶合板，并

12、确保胶合板固定牢固。(3)试验车辆整体状态。对于Ml类试验车辆，质量应为整备质量；对于N1类试验车辆，质量应为整备质量增加136kg或增加额定载货质量作为配重,配重应固定牢固。制动液、冷却液等应提前排空，并对排出液体的质量进行补偿。如果车载数据记录系统超过25kg,可以拆解部分对试验结果无影响的零件。试验前，车辆应按照标准充电方法进行完全充电。(4)试验车辆车内状态。转向盘应调节到制造企业规定的位置或可调范围的中间位置。试验过程中，转向盘应处于自由状态，试验车辆可直线行驶。车窗一般情况下应处于关闭状态，若试验时需要开启车窗，应经制造企业同意；挡位应处于空挡；踏板应处于正常释放状态；车门应关闭但

13、不锁止；高度可调节的头枕应处于最高位置。前排座椅的H点应位于其可调节范围的中间位置并固定，座椅靠背应调节到铅垂面向后25。的位置，放置在座椅上的试验假人应倾斜至制造企业规定的角度；后排座椅应位于可调节范围的最后位置。(5)试验假人：在每个前排座椅上，需要放置一个符合要求的Hybrid11I50%男性试验假人；在后排座椅上，需要左右随机放置一个HybridI115%女性试验假人与一个Q3儿童假人。试验假人的对称平面应与座椅铅垂中间平面重合，试验假人的放置标准如图4-22所示，放置方法如下。【教师】通过多媒体展示“试验假人的放置标准”图片，并进行讲解试验假人的头部应水平。驾驶员侧试验假人的上臂应紧

14、贴躯干，乘客侧试验假人的上臂应与座椅靠背及躯干两侧相接触。驾驶员侧试验假人的手应握在转向盘中心线处，拇指放在转向盘轮缘上并用胶带轻微固定，使试验假人的手在受到922N的冲击力时可自行离开转向盘；乘客侧试验假人的手应和大腿夕国!|相接触，小手指应接触到座垫。试验假人的大腿应紧靠座垫，驾驶员侧试验假人的右腿应处于纵向铅垂平面,驾驶员侧试验假人的左腿及乘客侧试验假人的双腿应尽可能处在纵向铅垂平面内。驾驶员侧试验假人的右脚应放在加速踏板上，若右脚无法放置在加速踏板上，则将其垂直于小腿放置并尽可能靠近加速踏板，左脚应尽可能向前放置并处在纵向铅垂平面内；乘客侧试验假人的双脚应尽可能向前放置并处在纵向铅垂平

15、面内。试验前，试验假人和车载数据记录系统的温度应保持在1922。U试验假人应穿着合身的纯棉短袖及短裤，脚上应穿鞋，鞋重570g(I(X)g)按上述要求将试验假人放置在座椅上，从安全带卷收器中拉出肩带再放回，重复操作4次，然后为试验假人系紧安全带。(6)车辆驱动：试验全程车辆均不得靠自身动力驱动，碰撞前车辆应脱开牵引系统，行驶路线偏离指定轨道不得超过150mm(7)试验车速：碰撞时，车辆的车速应为5002km/h,若车辆以更高速度碰撞且试验结果符合要求，则认为试验结果同样俄L2 .试验方法首先进行试验车辆及试验假人的安装、调试后；然后将试验车辆与奉引系统连接,并调节高速影像采集系统、数据记录系统

16、等至初始状态；最后启动试验设备，完成碰撞试验。3 .试验结果分析【教师】通过多媒体展示“试验参数处理”表格，并进行讲解完成试验后，需要对试验车辆及试验假人的相关参数进行采集与分析，如表4-26所示。对于新能源汽车，还需要对碰撞试验后车辆的电性能(电压、绝缘电阻等)等进行检测。表4-26试验参数处理序号试蛉参数分析方法或工具1试验假人各部位的伤害值、受力、位移、变形量、加速度等EVA.jBEAM等软件2试验车辆各部位位移、加速度、受力情况等EA、jBEAM等软件3试验车辆车身碰撞过程、假人运动姿态、车辆保护系统运行情况高速摄像软件4试验车辆车身、底盘、悬架等变形量变形测量系统5试验车辆电性能(电

17、压、绝缘电阻等)枪测万用表、绝缘电阻仪等4 .试验要求试验后，试验车辆的正面碰撞安全性应满足GB/T20913中所述的要求.【教师】通过多媒体展示“前排试验假人各部位试验后的要求”表格，并进行讲解(1)前排试验假人各部位应满足如表所示的要求。(2)在蒯i安全性试验过程中，车门不得开启，前门的锁止系统不得锁止。(3)试验后，若该排座位有门，至少有一个门应能在不使用工具的情况下打开；若该排座位没有门，通过移动座椅或改变座椅靠背位置应能使所有乘员撤离。(4)将假人从安全带中移出时，如果发生了锁止，不使用工具，通过施加不超过60N的力应可将安全带打开并将试验假人移出。(5)不使用工具,应能完整地将试验

18、假人从车内取出。【教师】通过多媒体展示“碰撞试验后新能源汽车的电性能要求”表格，以及“颈部轴向拉伸力限值”“颈部剪切力限值”和“大腿压缩力限值”图片，并迸行讲解(6)试验后，新能源汽车的电性能应满足GB/T31498中相关的要求。表4-27前排试验假人各部位试验后的要求序号械II部立要求1头部头部性能指标(headperfnuancecriterion.HPC)应小于或等于1000合成加速度大于80g的累积时间应小于或等于3ms2颈部颈部伤害指标(neckinjuriescriteria.NIC)应不超过如图4-23与图4-24所示限值颈部对Y轴的伸张弯矩应小于或等于57N.m3胸部压缩变形量

19、应小于或等于50mm4腿部大腿压缩力应满足不超过如图4-25所示限值小腿压缩力应小于或等于8kN小腿在底部和顶部的胫骨指数(tibialUidex-TI)应小于或等于L35膝关节膝关节位移应小于或等于15nun4.3.3侧面碰撞安全性试验【教师】通过多媒体展示“侧面碰撞安全性试验”图片，并进行讲解侧面碰撞安全性试验用于测试车辆在侧面受到撞击时的安全性及车内人员的受撞击程度,侧面碰撞安全性试验可参照GB20071、GB/T37337、C-NCAP等执行。1.试验准备(1)试验场地：试验场地的面积应可以容纳导轨、跑道、刚性壁障及试验需要的设备等，应确保刚性壁障前至少5m的跑道平坦、光滑。(2)移动

20、壁障：侧面碰撞安全性试验通常使用移动壁障撞击试验车辆，移动壁障由碰撞块和移动小车组成。移动壁障总质量应为950kg(20kg),重，l三纵向中垂面10mm内，距移动小车前轴100()mm(30mm)f距碰撞块前表面2000mm(30mm),距地面500mm(30mm)；试验前,碰撞块前表面下边缘离地间隙为30Omm(5mm)；移动4浑前、后轮距为150Omm(10mm),轴距为300Omm(10mm)o【教师】通过多媒体展示“碰撞块正视图“和碰撞块侧视图”图片，并进行讲解(3)碰撞块：碰撞块由6个独立的蜂窝状铝块组成.每个蜂窝状铝块长为500mm(5mm),高为250mm(3mm),下部铝块宽

21、为5(X)mm(2mm),上部铝块宽为440mm(2mm)。前面板长为1500mm(1mm),高为250mm(1mm),厚为0.5mm(0.06mm),背面板长为I500mm(1mm),高为520mm(1nm),厚为3mm,同时背面板上应设置通风小孔.(4)试验车辆整体状态、车内状态的准备可参照正面碰撞安全性试验执行，此处不再赘述。(5)试验假人的放置可参照正面碰撞安全性试验执行，此处不再赘述。(6)车辆驱动：试验车辆应保持静止，碰撞前移动壁障应脱开牵引系统。(7)试验车速：碰撞时，移动壁障的速度应为50kmh(1km/h),在碰撞前0.5m速度应保持稳定。9动壁障以更高速度碰撞试验车辆且试验

22、结果符合要求，则认为试验结果同样有效。2.试验方法首先进行移动壁障、试验车辆及试验假人的安装、调试；然后将移动壁障与牵引系统连接，保持试验车辆静止，并调节高速影像采集系统、数据记录系统等至初始状态；最后启动试验设备使移动壁障以指定速度撞击试验车辆驾驶员侧，完成碰撞试验。侧面碰撞安全性试验的试验分析及试验要求可参照正面碰撞安全性试验执行。【课堂互动】【教师】随机挑选学生回答问题通过对碰撞安全性试验结果的分析，有助于汽车制造企业优化车辆的设计和生产工艺，提高车辆的碰撞安全性。那么你知道有哪些技术和方法可以提高车辆的碰撞安全性吗？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答【学生】聆听、思考、理解

23、、记忆实践应用【教师】带领学生到实操间迸行实践操作某制造企业新出厂了一批新能源汽车,需要对其开展正面100%重叠刚性壁障碰撞试验，以验证其碰撞安全性是否满足设计要求。1 .准备工作(1)试验车辆：选取试验车辆，对车辆进行标准充电，并进行检查与调试，确保车辆运行正常。(2)试验设备：确保牵引系统、高速影像采集系统、数据记录系统、灯光系统等设备运行正常。(3)试验场地：确保试验场地的面积、路面条件符合要求，确认刚性壁障的材质、尺寸等符合要求。2 .操作步骤【教师】组织学生根据要求进行操作1)调试试验车辆(I)将车辆制动液、冷却液等排空，并进行质量补偿.(2)将转向盘调至中间位置，车窗、车门关闭，挡

24、位置于空挡，前排座椅的H点调至中间位置，靠背应调至向后25,后排座椅调至最后位置.2)标定与调试试验假人(1)选择合适规格的试验假人,并对其各部位进行标定.(2)将试验假人放置在指定座位上,并对其各部位进行调整,完成后系好安全带.3)设置试验设备(1)奉引系统：通过钢丝绳连接试验车辆与荤引系统，检查奉引脱钩装置,确保在碰撞前6.5m停止对试验车辆的牵引。根据跑道距离，在牵引系统内输入合适的参数，使车辆在碰撞前的车速不彳氐于50。”km/h。为确保试验假人姿态在牵引过程中不发生较大变动，加速度不得超过05g.(2)设置好高速影像采集系统、灯光系统等,将糠记录系统与传感器或测量设备连接。4)开始曝

25、待试验车辆、试验设备等全部调试完成后，在现场布置警戒线，启动试验设备，完成正面100%重叠刚性壁障碰撞试验。3.试验结果分析1)试验车辄试验假人整体参数检测将数据记录系统从试验车辆内取出并与计算机连接，导出试验假人各部位的伤害值、受力、位移、变形量、加速度并进行分析，同时对车门状态、假人状态、安全带等进行检测。2)试验车辆电性能检测利用万用表、绝缘电阻仪等测量试验车辆的电压、电能、绝缘电阻等。其中，电压、电能应在碰撞试验后560s内进行.通过对测量结果的分析，试验车辆电性能符合碰撞安全性试验要求.3)试验后处理试脸结束，将试验车辆停放在安全区域，及时拆解动力蓄电池，避免发生安全事故。同时，整理并分析试验结果，撰写试验报告。【学生】迸行准备工作、根据要求调试车辆、假人和设备，并迸行试验和分析，根据分工填写“任务工单”【教师】巡堂指导，根据学生表现，填写学习成果评价表课堂小结【教师】简要总结本节课的要点碰撞安全性试验概述正面碰撞安全性试验侧面碰撞安全性试验【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业(1)复习所学知识，完成课后相关习题，形成实践应用总结报告(2)登录APP他学习平台查看相关知i三崛【学生】完成课后任务教学反思