一种极限工况下的汽车空调舒适性整车测试系统的制作方法

1.本发明属于车辆测试技术领域，具体涉及一种极限工况下的汽车空调舒适性整车测试系统。


背景技术：

2.目前，车辆空调热舒适性试验不仅仅满足在某一工况下是否舒适，更倾向于监测从及其不舒适的环境到舒适这一整个过程。比如在夏天暴晒与冬天长时间冷置后，此时汽车内可能达到高温70℃、低温-20℃左右，在此等极限工况下开展真人热感觉评价是很危险的。
3.现国际上也有几款汽车空调假人测试系统，能够测得汽车在某一工况下得热舒适性。但无法开展在极限环境工况(高温70℃、低温-20℃)下测试，不具有测试汽车从极限工况到舒适的这一整个过程检测。主要是因为不具备高温70℃、低温-20℃的测试能力，假人身高代表性不强，系统无法适应多个假人同时测试。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种极限工况下的汽车空调舒适性整车测试系统，解决了从极限工况到热舒适状态下整个过程的监控，从而测试汽车空调能力。
5.为实现上述目的，本技术是通过以下技术方案实现的：
6.一种极限工况下的汽车空调舒适性整车测试系统，包括假人本体、传感模组单元、记录仪组件、数据处理模块、数据存储模块及上位机；
7.所述假人本体包括假人本体内部支架、假人本体外部包裹件及假人本体转动关节，所述假人本体转动关节连接假人本体内部支架，所述假人本体外部包裹件包裹假人本体内部支架；
8.所述传感模组单元设置于假人本体的相应部位，并且传感模组单元通过记录仪组件与所述数据处理模块电信号连接；
9.数据处理模块分别与数据存储模块及上位机电信号连接。
10.进一步的，假人本体内部支架起到支撑作用，保证系统机构稳定；假人本体外部包裹件包裹内部支架，保持系统人体表态；假人本体转动关节保证假人肢体转动；
11.传感模组单元收集假人本体及外界环境数据，并将数据通过can接口传输；
12.数据记录仪组件用于实时传输传感模组单元发来的数据，并记录；
13.数据处理模块将采集的环境数据代入评价模型中计算出人体热舒适性；
14.实时显示单元用于显示采集的数据及计算结果并实时显示在上位机界面；
15.所述数据存储单元用于存储汽车乘员舱内温度、湿度、风速、热辐射数据与热舒适性结果。
16.进一步的，能够在高温70℃、低温-20℃下连续工作3小时以上。
17.进一步的，假人本体的身高为171.5cm。
18.进一步的，依据功能与仿真及高低温试验，确定假人本体的胯部及大腿部结构。
19.进一步的，包括传感器保护组件，用于保护传感器探头轻松拆卸，便于后续传感器的标定工作。
20.进一步的，包括传感器标定单元，用于标定温湿度传感器，所述传感器标定单元将传感器在标准环境下采集到的数据与设定阈值对比，作出每个温度梯度系数并将其记录在上位机内。
21.进一步的，实时显示单元将数据处理模块得到的结果显示在上位机的人体3d模型上。
22.本发明的有益效果是：
23.(1)本发明明确了极限工况(高温70℃、低温-20℃)下，汽车乘员舱内人体周围环境因素。
24.(2)本发明明确了从极限工况(高温70℃、低温-20℃)到热舒适性这一过程某一汽车空调工况的制冷或制热能力。
25.(3)本发明明确了从极限工况(高温70℃、低温-20℃)到热舒适性这一过程人体周围温湿度特性曲线。
26.(4)本发明明确了从极限工况(高温70℃、低温-20℃)到热舒适性这一过程人体周围热舒适性变化曲线，结合人体生理特征，是汽车乘员舱更好更快的到达驾驶环境，一方面有利于人体健康，另一方面确保了驾驶安全。
附图说明
27.图1为本发明测试系统整体架构图。
28.图2为传感模组单元架构图。
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
30.本技术提供一种极限工况下的汽车空调舒适性整车测试系统，如图1所示，系统由假人本体、传感模组单元、记录仪组件及上位机组成。由于数据之间通过can总线进行通讯，可以支持100多个节点，系统支撑扩展多个假人本体。
31.本技术的假人本体主要作为载体，由外部包裹件、转动关节和内部支架组成。整体以胯部分为上下两部分。转动关节将内部支架连接起来，构成假人基本骨架，各关节能够转动，模拟驾驶姿态，外部包裹件构成假人外表面，形成人形形状。
32.内部支架选用标准欧标铝型材30*30cm，极限应力高达145mpa，连接方式多样，多种角连接与一字连接件，适合假人内部复杂的结构。考虑到假人表面为曲面，无论是进行机加工和塑模，成本都很高。通过调研选用3d打印的方式进行制作，模型不受形状限制，加工时间短。转动关节模拟人体关节，在一定角度范围内可以转动，并有固定销能够将关节固定在一定角度。
33.假人本体身高调研：
34.国标gb 10000-1988《中国成年人人体尺寸》中50％分位成年男性中要求如下表1
所示，从全国各地选取能够从事工业生产的法定中国成年人，其中18-60岁成年男性额平均身高为167.8cm(裸体身高)。
35.表2.1不同年龄段平均身高
36.年龄身高18-25168.626-35168.336-60166.718-60167.8
37.根据近三次(2010、2015、2020)的由中国卫计委发布的《中国居民营养与慢性病状况报告》中对于中国成年男性身高调查如下表2.2所示，18岁及以上成年男性平均身高分别是168.6cm、167.1cm、167.5cm，平均每五年增加了0.5cm。其中18-44岁的成年男性平均身高为168.5cm和169.7cm，5年内增长了1.2cm。
38.表2.2近三次成年男性身高
[0039][0040]
根据2010年和2015年两次的国民体质检测公报调研结果，从全国31个省、市中抽取了从3-69岁的近50万人口样本。其中2010年中18-64岁男性的平均身高为169.7cm，2015年中18-64岁男性的平均身高169.8cm。在i so j833标准《human phys i ca l dimens i ons》中50％分位男性身高为171.5cm，在标准中对人体各部位尺寸有着详细的要求。
[0041]
考虑到驾驶汽车的为成年人，且男性较多，因此选取18-50岁之内的中国男性平均身高作为假人身高，同时，考虑到未来人体身高增长，选取171.5cm作为测试系统假人本体身高，人体尺寸按照i so j833标准中要求绘制。
[0042]
假人本体外部包裹件材料选型与试验：
[0043]
通过三维仿真分析，计算了假人本体各个部位的受力大小，最大受力点为胯部和大腿部位，最大应力3mpa，其它部位最大应力0.13mpa，常温远小于各种材料的屈服强度。
[0044]
为确保外部包裹件能够在-20至70℃正常使用，选取了abs、两款尼龙、树脂、pla多款材料打印假人模型其中承重的胯部和大腿部进行高低温试验，对材料在常温、高温、低温环境下拉伸模量、拉伸强度、冲击强度、弯曲模量、弯曲强度、样件密度分别进行了详细分析，作为关键承重部位，排除了弯曲强度和冲击强度均不满足要求的abs和两款树脂材料，选用了型号pla1200白色尼龙材料，作为假人胯部、腿部、手、脚关键部位制作材料，树脂c-uv9400r作为其它部位材料。
[0045]
传感模组方案：
[0046]
传感模组方案如图2所示，支持连接3种传感器信号，分别是温湿度、风速、热辐射传感器，同时也预留了两路rs 232接口，便于后期增加或更换传感器的种类和数量。通过自行编写dbc文件将环境信息通过can总线方式传到下位机中。采用can总线通讯，最多可添加110个模组节点，对每个传感模组进行编号并将编号信息发到上位机即到实现辨别每个模组数据是对应假人本体每个身体部位。
[0047]
本系统中，假人本体内部支架起到支撑作用，保证系统机械稳定。
[0048]
假人本体外部包裹件与内部支架连接，保持系统人体形态。
[0049]
假人本体转动关节，连接内部支架，保证假人肢体转动。转动关节模拟真人关节转动，使假人能够模拟驾驶姿态或乘坐姿态。
[0050]
传感模组单元用于收集外界环境数据，并将数据通过自行编写的can接口传输。
[0051]
传感器保护组件用于保护传感器探头轻松拆卸便于后续传感器的标定工作。
[0052]
数据记录仪组件用于实时传输传感模组单元发上来的数据，并将数据记录下来。
[0053]
数据处理模块将采集的环境数据(温度、湿度、热辐射、风速)代入评价模型中计算出人体热舒适性。
[0054]
实时显示单元用于计算采集上来得数据并计算出结果实时显示在上位机界面。将数据处理模块得到的结果显示在上位机的人体3d模型上。
[0055]
数据存储单元用于存储汽车乘员舱内温度、湿度、风速、热辐射数据与热舒适性结果。
[0056]
传感器标定单元用于标定温湿度传感器，并将标定结果记录在上位机中。将传感器在标准环境下采集到的数据与设定的阈值对比，作出每个温度梯度系数并将其记录在上位机。
[0057]
本系统能够在高温70℃、低温-20℃下连续工作3小时以上。
[0058]
以上所述仅是本发明的优选实施方式对本发明的详细说明，但是并非用以限定本发明，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干修改和改进，因此本发明的保护范围应以权利要求书所述范围为准。