汽车安全与法规 (第3版) 课件 第六章 汽车被动安全性能试验

汽车安全与法规

（第3版）普通高等教育车辆工程专业“新工科”建设系列Contents第1章

汽车安全技术概述第2章

汽车安全技术法规与标准第3章

汽车主动安全性第4章

汽车被动安全性第5章

汽车主动安全系统第6章

汽车被动安全性能试验第6章

汽车被动安全性能试验6.1概述6.2汽车零部件台架试验方法及典型设备6.3汽车零部件模拟碰撞试验方法及典型设备6.4实车碰撞试验方法及典型设备6.5新能源汽车碰撞安全试验及典型设备6.1概述汽车被动安全性的定义汽车的被动安全性是指事故发生时保护乘员和步行者，使直接损失降到最小的能力，以及事故后防止事故车辆火灾以及迅速疏散乘客的能力，也叫事故后汽车安全性。提高汽车被动安全性的目的：在汽车发生碰撞时确保乘员生存空间，缓和冲击，防止发生火灾等6.1概述台架试验分为台架冲击试验（评价零部件遭受冲击时的能量吸收性能）与静态强度试验（评价对冲击速度不敏感的零部件的安全性能）模拟碰撞试验模拟实车碰撞的减速度波形，以进行乘员保护装置的性能评价和零部件的耐冲击力试验实车碰撞试验该试验从乘员保护的观点出发，以交通事故再现的方式，分析车辆碰撞中乘员与车辆的运动状态和损伤状况，并使用假人定量地评价碰撞安全。被动安全试验方法可分为三类：6.2汽车零部件台架实验方法及典型设备汽车零部件台架试验车顶及侧门强度试验车顶顶盖强度试验：该项试验是用静压方法模拟翻车状态下顶盖的受力状态，在车体自重的作用下顶盖强度应能保证乘员的最小生存空间。侧门静强度试验：该项试验是模拟车辆发生正面碰撞而使车体产生偏斜后，车体侧面与其他柱状物体(如树桩、消防栓等)相撞的状态，此时的薄弱环节是车门中点。车顶及侧门强度、安全带固定点、安全带、座椅及头枕、燃油箱、安全转向柱、内部凸出物、行人碰撞保护装置、安全气囊等零部件的台架试验。6.2汽车零部件台架实验方法及典型设备汽车零部件台架试验安全带固定点强度试验安全带固定点强度试验是评价安全带在实车安装状态下，当其总成承受乘员向前的惯性载荷时，安全带与车身的连接点是否有松脱、破损现象。该试验为静载荷模拟。6.2汽车零部件台架实验方法及典型设备汽车零部件台架试验安全带实验安全带的强度、刚度性能试验：静态试验针对安全带的组成部件(如织带、带扣锁、锁止机构、安装附件等)和安全带总成，并可在材料试验机上进行。动态实验通过再现撞车时的减速度波形和碰撞速度的模拟试验来进行的卷收器卷收性能实验：采用卷收器紧急锁止试验台进行。抗环境干扰以及耐久性试验图６-７卷收器加速度锁止性能试验装置工作原理6.2汽车零部件台架实验方法及典型设备汽车零部件台架试验座椅及头枕实验座椅强度试验：静强度试验在静态加载试验装置上进行，动态强度试验是在滑车模拟碰撞试验台上进行能量吸收性试验：采用的试验设备有发射式冲击试验机和摆式头型冲击试验机等头枕强度及后移量试验6.2汽车零部件台架实验方法及典型设备汽车零部件台架试验燃油箱试验坠落试验台：金属燃油箱、塑料燃油箱及其燃油箱加油口的坠落冲击试验均可在坠落试验台上进行。冲击试验台：使用一个质量15kg的钢制角锤落下冲击燃油箱，一般要求冲击能量为30M·m。燃烧试验台：用于塑料燃油箱的耐火性能试验，由燃烧盘、防火屏、油箱支架和导轨组成。6.2汽车零部件台架实验方法及典型设备汽车零部件台架试验转向系统冲击缓冲性能试验在汽车发生正面碰撞事故时，转向系统是造成驾驶人伤害的主要部件之一。汽车正面碰撞中转向盘后移量测量的试验需要进行实车碰撞,转向系统遭受冲击时的缓冲吸能性使用标准胸块模型进行碰撞试验。内部凸出物试验为了在汽车发生碰撞事故时，使汽车内部凸出物对乘员的伤害降至最小，应对内部凸出物的凸出高度、圆角及材料吸能性等进行评价试验。6.2汽车零部件台架实验方法及典型设备汽车零部件台架试验行人碰撞保护试验在行人是交通事故中最脆弱的一方行人。对于降低行人的伤害程度，则是从降低车体外部对行人的进攻性着手，特别是车体前部的外形及刚度等参数十分重要。试验主要有通过小腿冲击器与保险杠撞击试验、大腿冲击器与发动机舱盖前缘的撞击试验、头部冲击器与发动机舱盖上表面的撞击试验。安全气囊试验对于安全气囊乘员保护性能只能FMVSS208，ECER94等实车碰撞试验中评价。6.3汽车零部件模拟碰撞试验方法及典型设备模拟碰撞试验常用于评价乘员保护装置的性能和安全部件的耐冲击能力。与实车碰撞试验相比，滑车模拟碰撞试验具有简便、再现性好、试验费用低的优点。冲撞型模拟碰撞试验设备冲撞型模拟碰撞试验设备使用适当方法(电机或橡皮绳弹射)将滑车加速到规定车速后,使脱离牵引的滑车与固定壁上的吸能缓冲器碰撞,急速将滑车车速从v0下降到０，通过调节缓冲器的性能使滑车产生的减速度波形与实车对固定壁碰撞的减速度波形相当。模拟碰撞试验三种形式的吸能缓冲装置：1.塑料管吸能器2.冲击钢板吸能器3.液压缓冲器6.3汽车零部件模拟碰撞试验方法及典型设备模拟碰撞试验设备冲击反弹式滑车模拟碰撞试验设备在冲击反弹式的滑车模拟碰撞试验装置上使用程序控制吸能器，它吸收滑车冲击能量后再将滑车反弹，采用一半减速、一半加速的方式模拟汽车碰撞的冲击环境。由于冲击初速度可以设定成实车碰撞车速的一半，所以这类试验台的优点是可以大大减少试验台加速段导轨的长度。发射型滑车模拟碰撞试验设备这类试验台是将试件(包括假人)反向安装在滑车平台上，通过对平台的加速来模拟汽车碰撞过程中的冲击环境，如右图所示。6.4实车碰撞试验方法及典型设备实车碰撞试验特点实车碰撞试验是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。它从乘员保护的观点出发，以交通事故再现的方式，来分析车辆碰撞前后的乘员与车辆运动状态及损伤状况，并以此为依据改进车辆结构安全性设计，增设或改进车内外乘员保护装置。虽然实车碰撞试验费用昂贵、周期较长，但却是不可替代的试验方法。实车碰撞试验6.4实车碰撞试验方法及典型设备实车碰撞试验的目的1.车辆安全性能的综合评价2.安全约束系统和整车的关系3.分析车身变形对乘员生存空间的影响4设定模拟碰撞试验的碰撞环境5.再现实际交通事故过程实车碰撞试验按碰撞形态分类1.正面碰撞2.侧面碰撞3.追尾碰撞4.车辆动态翻滚5.角度碰撞实车碰撞试验6.4实车碰撞试验方法及典型设备实车碰撞试验室主要包括的设备1.碰撞区2.牵引系统3.浸车环境室4.照明系统5.假人标定室6.测量分析室7.车辆翻转台右图为日本汽车研究所(JARI)的实车碰撞试验室。实车碰撞用主要试验设备6.4实车碰撞试验方法及典型设备碰撞区1)固定壁障：碰撞区中的正面碰撞试验区域设置有固定壁障2)移动壁障：侧面碰撞和追尾碰撞是采用移动壁障对停放在碰撞区域中的试验车辆实施碰撞牵引系统牵引系统是将试验车辆或移动壁障由静止加速到所设定的碰撞初速度的装置。要求：要有准确的速度控制，以满足试验法规中规定的碰撞速度要求对于放置有假人的试验车辆，在牵引过程中，为了防止加速过程中假人姿态发生变化，加速度不能过大。具有导向和脱钩装置,导向装置确保试验车沿设定的轨道运动。实车碰撞用主要试验设备6.4实车碰撞试验方法及典型设备实车碰撞用主要试验设备浸车试验室碰撞试验需用假人，其皮肤、颈部和胸部等采用了许多塑料部件，这些塑料部件的特性是随着温度的变化而改变，欲正确测量假人各部位伤害值，必须保证在专门设定的

温度下进行试验。照明系统实车碰撞试验过程中，为了分析汽车的变形形态、了解假人的运动形态，必须同时采用多台高速摄影(摄像)机拍摄试验过程。因此，在碰撞区应该设置专用的照明设施。假人标定室为了确保试验用假人性能的一致性，为实车碰撞试验假人规定了标定试验要求。为了使试验结果具有较好的重复性，最好在实车碰撞试验室中建有假人标定室，以避免由于运输对假人标定结果的影响。6.4实车碰撞试验方法及典型设备车辆翻转台1)车辆动态翻转试验装置：将试验车辆放置在一个倾斜23°的平台上，平台以48.3km/的速度运动，到达动态翻滚区后，平台与安装在地面上的冲击缓冲器碰撞，使试验车脱离平台，产生动态翻滚。实车碰撞用主要试验设备2)车辆静态翻转试验装置：汽车侧倾侧翻性能综合试验台的最大侧翻角度可达45°，角度测量精确度也达到±0.1°，最大翻转速度小于５°/s。6.4实车碰撞试验方法及典型设备实车碰撞试验程序根据美国FMVSS208法规正面碰撞的标准程序中的主要试验程序，从准备到完成试验的主要步骤为：1.试验车辆质量：空载质量+行李质量+假人质量(两个假人质量)2.燃油箱：抽出全部燃油3.被试车辆的制动液、冷却液、机油应全部放出4.轮胎气压调到规定值5.车辆质量的调整6.加速度传感器安装和目标标志纸设置7.座椅与靠背角度调整，及转向盘位置调整。8.试验车辆的基本条件为车门全闭不锁，驻车制动释放，变速器处空挡位置，钥匙锁处于接通位置9.对假人着座姿势进行检查10.试验6.4实车碰撞试验方法及典型设备正面碰撞试验正面碰撞试验的研究范围1.正面碰撞试验实现的途径（牵引装置、控制装置、壁障）2.碰撞用假人的开发或尸体代替乘员的试验3.数据采集与处理4.图像分析5.乘员伤害指标的确定在认证时，客车进行正面碰撞测试是一个很重要的参考，客车与刚性墙发生正面碰撞时将产生巨大的能量，对牵引系统设备的要求高，标准的施行可行性很低，可采用摆锤撞击试验来替代客车正面碰撞固定障碍壁试验。6.4实车碰撞试验方法及典型设备正面碰撞试验正面碰撞法规试验我国汽车安全法规主要参考欧洲ＥＣＥ法规制定，具有ＥＣＥ法规严谨全面的特征，同时又结合了我国实际国情以及道路和车辆的实际情况。6.4实车碰撞试验方法及典型设备侧面碰撞试验侧面碰撞法规试验美国与欧洲的现有侧面碰撞试验方法不同点较多：移动壁障的台车质量、尺寸、壁障尺寸、形状不同；碰撞形态不同；试验用假人不同；碰撞速度不同；碰撞点的位置不同；乘员伤害指标也略有不同。《汽车侧面碰撞的乘员保护》（GB20071-2006）规定了汽车进行侧面碰撞的要求和试验程序，此外还对车辆形式的变更、三维H点装置、移动变形壁障及侧碰撞假人进行了规定。6.5新能源汽车碰撞安全实验及典型设备新能源汽车碰撞安全实验新能源汽车通常指纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车。其共同特点就是含有能量密度较大的储能单元，在碰撞过程中储能单元受到冲击，容易发生起火、爆炸等安全事故。近年来其碰撞安全性成为国内外研究热点，本节主要介绍纯电动汽车和氢燃料电池的被动安全问题。6.5新能源汽车碰撞安全实验及典型设备新能源汽车碰撞安全实验新能源汽车碰撞试验方法在设置碰撞条件时，参照C-NCAP和C-IASI对于汽车碰撞测试的相关设置，采用正面100%覆盖碰撞、后部100%覆盖碰撞、侧面90°垂直碰撞。《汽车正面碰撞的乘员保护》（GB11551-2014）规定，正面100%覆盖碰撞试验整车前方为固定不动的刚性壁障，整车以50km/的速度正面撞击刚性壁障，撞击车体前端距刚性壁障正方向10~20mm，正面100%刚性壁障碰撞模型如图6-33所示。6.5新能源汽车碰撞安全实验及典型设备新能源汽车碰撞安全实验新能源汽车碰撞试验方法根据《汽车侧面碰撞的乘员保护》（GB20071-2006）对侧面碰撞中可移动变形壁障基本参数的规定可知，壁障装置模型主要包括台车和具有吸能功能的吸能块。壁障装置模型的整体质量为（950±20）kg，壁障装置模型以50km/h的速度沿着整车整体坐标系的Y向撞击处于静止状态的整车模型。吸能块由六块组成，每块宽度尺寸为500mm，上层每块的长度为440mm，下层每块的长度为500mm，每块高度尺寸为250mm，吸能块的材料为蜂窝铝。6.5新能源汽车碰撞安全实验及典型设备新能源汽车碰撞安全实验新能源汽车碰撞试验方法根据《乘用车碰撞燃油系统安全要求》（GB20072-2006）可知：碰撞装置的宽为2500mm，高为800mm，棱边倒角45mm。碰撞面应垂直于被碰撞车辆的纵向中心平面，碰撞台车水平运动且平行于车辆的纵向中心平面，撞击速度为50m/h。移动壁障为刚性材料，总质量为（1100±20）kg。6.5新能源汽车碰撞安全实验及典型设备纯电动汽车试验程序电动汽车碰撞试验要使电动汽车结构特点和特性与汽车正面碰撞试验程序相结合,构成一个完整的试验程序,主要包括下列内容：１)确定动力蓄电池结构特点和特性２)试验前车辆准备和试验设备配备３)碰撞过程中的相关检测４)碰撞试验后高压电气安全检测纯电动汽车碰撞安全实验6.5新能源汽车碰撞安全实验及典型设备纯电动汽