基于纯电动汽车追尾碰撞的主动断电保护系统研究
发布时间：2021-07-01 21:45
近十年来,我国新能源汽车产业步入了飞速发展时期,随着新能源汽车愈加频繁的出现在我国的道路交通中,纯电动汽车碰撞事故所特有的高压电气系统起火、爆炸以及乘员触电等高压电安全问题成为目前亟待解决的“新问题”。本文以某微型纯电动汽车为研究对象,设计一款基于全重叠追尾碰撞的主动断电保护系统以解决纯电动汽车的高压电安全性风险问题,主要的研究工作如下:（1）评估全重叠追尾碰撞工况下纯电动汽车高压电安全风险。建立微型纯电动汽车以及其高压电气系统的有限元模型,以保证在碰撞仿真中该模型能很好的评估纯电动汽车电安全风险。建立全重叠追尾碰撞模型,利用CAE和数学模型分析得出影响纯电动汽车高压电安全的关键参数。根据关键参数建立追尾碰撞试验工况矩阵,为主动断电保护系统预判电安全风险提供了数据基础。（2）设计基于全重叠追尾碰撞的主动断电保护系统。主动断电保护系统主要分为三个模块,感知模块,设计感知传感器的重要参数以及安装位置,以满足主动断电保护系统对环境感知的需求;控制策略模块,主动断电控制策略能够根据车辆传感器获取的信息评估追尾碰撞的高压电安全风险并做出决策;执行模块,执行断电信号,达到提前断电以避免断电不及时所...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１中国新能源汽车销量（万辆）及占比［４］??近年来，我国一直坚定不移的以纯电驱动作为战略导向，从２０１２年发布《节??
?第二章主动断电保护系统组成及仿真总体规划???电池讶系统ＢＭＳ??一池?＿２?理器???卬中．设茶???主?主??接＼１??一接??ｉｓ?Ｖ—＇?＋?￣Ｙ?触??器?ｒ?ｖ?器??Ｈ１…＂Ｉ?一??图２．２动力电池主接触器设计??２．３仿真总体规划??根据本章分析的系统组成对主动断电保护系统进行建模和仿真。通过对主??动断电保护系统断电控制原理图以及主动断电保护系统的仿真验证过程的分析，??完成了仿真总体规划。??（１）纯电动汽车碰撞有限元仿真??建模过程主要依据在ＣＡＴＩＡ软件中建好的ＣＡＤ数据模型，对白车身、底??盘、高压电器、动力电池、高压线束、传动系统以及各连接关系等进行整车建模??并采用非线性显式有限元软件ＬＳ－ＤＹＮＡ进行全重叠追尾碰撞。在目前国内还未??对电动汽车追尾碰撞提出相关要求的前提下，参考国标ＧＢ－２００７２乘用车后碰撞??燃油系统安全要求的碰撞方法［２９］，分析不同场景下汽车发生追尾碰撞的高压电??安全风险，总结影响汽车高压电安全的关键参数并建立主动断电控制策略所需??的断电阈值工况矩阵。??（２）控制策略设计??基于ＭＡＴＬＡＢ设计主动断电保护系统的控制策略，控制策略根据感知层传??感器输出目标的方位、距离、速度信息以及来自碰撞传感器的碰撞加速度曲线等??信息进行决策。其中，控制策略主要有两个决策点：第一个是根据感知层的碰撞??预警而确定断电信号的发送，第二个是根据各种传感器信息综合判断该碰撞是??否有高压电安全风险，能否恢复断电。??（３）场景建模??传统的汽车被动安全仿真建模通常是以碰撞发生时刻作为设计的时间零点，??随着近几年汽车主动安全系统
?第三章纯电动汽车碰撞模型建立???评判指标?评判值??四边形最大内角（ｍａｘ?ａｎｇｌｅ）?４５??翘曲（ｗａｒｐａｇｅ）?５０??扭曲度（ｓｋｅｗ）?０．５??三角形网格占比（％?ｏｆｔｒｉａｓ）?６??将网格标准输入ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件以检查并修改不符合标准的网格。图３．１为??调整后网格质量情况。本模型网格质量符合标准，研宄对象的总质量为１０５０ｋｇ，??整车的单元数７３３２２３，节点数７８０６８９。单位制采用Ｋｇ，?ｍｍ，?ｍｓ，?Ｇｐａ，?ＫＮ。??？＊？？?＾＞９？？＊?？?？ｖ？＊？？?／／??图３．１整车单元网格质量检查结果??（２）零件连接。汽车上的很多的钣金件之间的连接方式采用的是点焊或者缝??焊，引擎盖、车门等闭合件的内外板之间通过打上粘胶和钣金件包边相互连接，??动力电池通过螺栓与车身连接，高压电器通过支架与车身焊接。以上连接我们采??取不同的一维单元来模拟连接，这样既能简化模型又保证了模型的准确性，粘胶??连接方式我们采用实体网格建立。由试验可知，点焊等常见焊接形式的破坏强度??要强于钣金件材料，因此本文选择ｒｉｇｉｄｂｏｄｙ模拟常见焊接形式以简化钣金件之??间连接，不考虑焊点失效。使用这种方法的优点是能在保证计算结果精度的情况??下保持高计算效率。对于动力电池与车身之间的连接螺栓以及部分底盘件等连??接形式，选择ｂｅａｍ简化替代。运动件之间主要通过铰链连接，例如闭合件与车??身之间，采用ｊｏｉｎｔ单元连接。??３．２．３定义零件材料属性??完成整车网格划分后，需要对整车各个部件附上材料和属性，选择准确的材??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车后面碰撞高压断电阈值确定方法[J]. 梁展. 内燃机与配件. 2019(12)
[2]2018年全球环境绩效指数报告分析[J]. 董战峰,郝春旭,李红祥,葛察忠,赵艺柯. 环境保护. 2018(07)
[3]基于某电动汽车高压电碰撞安全设计与防护[J]. 张亚军,任高晖,李君杰. 汽车安全与节能学报. 2017(04)
[4]电动汽车后部碰撞试验的电安全研究[J]. 许书军,张亚明,乐中耀. 汽车工程学报. 2017(05)
[5]机械外载下新能源汽车高压线束失效风险试验研究[J]. 郑昊天,尹斌,吴海龙,赖兴华. 机床与液压. 2017(05)
[6]电动汽车电压等级划分与安全性研究[J]. 朱永扬,陆春,周荣,刘桂彬. 汽车实用技术. 2016(08)
[7]一款纯电动汽车碰撞断电功能及碰撞后高压电安全测试[J]. 陈彦雷. 汽车电器. 2016(06)
[8]车与车正面碰撞安全性仿真研究[J]. 崔崇桢,曹立波,颜凌波,Cing-Dao Kan. 汽车工程. 2015(06)
[9]电动汽车碰撞电安全性风险及仿真分析[J]. 接桂利,朱西产,曹亦兴,张绍卫,马志雄. 汽车技术. 2015(03)
[10]基于视觉和毫米波雷达的车辆检测(英文)[J]. 靳璐,付梦印,王美玲,杨毅. 红外与毫米波学报. 2014(05)
硕士论文
[1]车用动力电池包优化设计及其安全性研究[D]. 欧阳威.南昌大学 2019
[2]纯电动汽车碰撞电安全分析与设计[D]. 曾泽江.南昌大学 2019
[3]基于某国产混合动力SUV汽车碰撞电安全研究[D]. 张沈生.南昌大学 2018
[4]碰撞工况下电动客车动力电池系统安全控制研究[D]. 刘佳.北京理工大学 2015
[5]橡胶弹簧频变刚度特性及其对地铁车辆动力学性能的影响研究[D]. 孟政.西南交通大学 2011
本文编号：3259922
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１中国新能源汽车销量（万辆）及占比［４］??近年来，我国一直坚定不移的以纯电驱动作为战略导向，从２０１２年发布《节??
?第二章主动断电保护系统组成及仿真总体规划???电池讶系统ＢＭＳ??一池?＿２?理器???卬中．设茶???主?主??接＼１??一接??ｉｓ?Ｖ—＇?＋?￣Ｙ?触??器?ｒ?ｖ?器??Ｈ１…＂Ｉ?一??图２．２动力电池主接触器设计??２．３仿真总体规划??根据本章分析的系统组成对主动断电保护系统进行建模和仿真。通过对主??动断电保护系统断电控制原理图以及主动断电保护系统的仿真验证过程的分析，??完成了仿真总体规划。??（１）纯电动汽车碰撞有限元仿真??建模过程主要依据在ＣＡＴＩＡ软件中建好的ＣＡＤ数据模型，对白车身、底??盘、高压电器、动力电池、高压线束、传动系统以及各连接关系等进行整车建模??并采用非线性显式有限元软件ＬＳ－ＤＹＮＡ进行全重叠追尾碰撞。在目前国内还未??对电动汽车追尾碰撞提出相关要求的前提下，参考国标ＧＢ－２００７２乘用车后碰撞??燃油系统安全要求的碰撞方法［２９］，分析不同场景下汽车发生追尾碰撞的高压电??安全风险，总结影响汽车高压电安全的关键参数并建立主动断电控制策略所需??的断电阈值工况矩阵。??（２）控制策略设计??基于ＭＡＴＬＡＢ设计主动断电保护系统的控制策略，控制策略根据感知层传??感器输出目标的方位、距离、速度信息以及来自碰撞传感器的碰撞加速度曲线等??信息进行决策。其中，控制策略主要有两个决策点：第一个是根据感知层的碰撞??预警而确定断电信号的发送，第二个是根据各种传感器信息综合判断该碰撞是??否有高压电安全风险，能否恢复断电。??（３）场景建模??传统的汽车被动安全仿真建模通常是以碰撞发生时刻作为设计的时间零点，??随着近几年汽车主动安全系统
?第三章纯电动汽车碰撞模型建立???评判指标?评判值??四边形最大内角（ｍａｘ?ａｎｇｌｅ）?４５??翘曲（ｗａｒｐａｇｅ）?５０??扭曲度（ｓｋｅｗ）?０．５??三角形网格占比（％?ｏｆｔｒｉａｓ）?６??将网格标准输入ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件以检查并修改不符合标准的网格。图３．１为??调整后网格质量情况。本模型网格质量符合标准，研宄对象的总质量为１０５０ｋｇ，??整车的单元数７３３２２３，节点数７８０６８９。单位制采用Ｋｇ，?ｍｍ，?ｍｓ，?Ｇｐａ，?ＫＮ。??？＊？？?＾＞９？？＊?？?？ｖ？＊？？?／／??图３．１整车单元网格质量检查结果??（２）零件连接。汽车上的很多的钣金件之间的连接方式采用的是点焊或者缝??焊，引擎盖、车门等闭合件的内外板之间通过打上粘胶和钣金件包边相互连接，??动力电池通过螺栓与车身连接，高压电器通过支架与车身焊接。以上连接我们采??取不同的一维单元来模拟连接，这样既能简化模型又保证了模型的准确性，粘胶??连接方式我们采用实体网格建立。由试验可知，点焊等常见焊接形式的破坏强度??要强于钣金件材料，因此本文选择ｒｉｇｉｄｂｏｄｙ模拟常见焊接形式以简化钣金件之??间连接，不考虑焊点失效。使用这种方法的优点是能在保证计算结果精度的情况??下保持高计算效率。对于动力电池与车身之间的连接螺栓以及部分底盘件等连??接形式，选择ｂｅａｍ简化替代。运动件之间主要通过铰链连接，例如闭合件与车??身之间，采用ｊｏｉｎｔ单元连接。??３．２．３定义零件材料属性??完成整车网格划分后，需要对整车各个部件附上材料和属性，选择准确的材??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车后面碰撞高压断电阈值确定方法[J]. 梁展. 内燃机与配件. 2019(12)
[2]2018年全球环境绩效指数报告分析[J]. 董战峰,郝春旭,李红祥,葛察忠,赵艺柯. 环境保护. 2018(07)
[3]基于某电动汽车高压电碰撞安全设计与防护[J]. 张亚军,任高晖,李君杰. 汽车安全与节能学报. 2017(04)
[4]电动汽车后部碰撞试验的电安全研究[J]. 许书军,张亚明,乐中耀. 汽车工程学报. 2017(05)
[5]机械外载下新能源汽车高压线束失效风险试验研究[J]. 郑昊天,尹斌,吴海龙,赖兴华. 机床与液压. 2017(05)
[6]电动汽车电压等级划分与安全性研究[J]. 朱永扬,陆春,周荣,刘桂彬. 汽车实用技术. 2016(08)
[7]一款纯电动汽车碰撞断电功能及碰撞后高压电安全测试[J]. 陈彦雷. 汽车电器. 2016(06)
[8]车与车正面碰撞安全性仿真研究[J]. 崔崇桢,曹立波,颜凌波,Cing-Dao Kan. 汽车工程. 2015(06)
[9]电动汽车碰撞电安全性风险及仿真分析[J]. 接桂利,朱西产,曹亦兴,张绍卫,马志雄. 汽车技术. 2015(03)
[10]基于视觉和毫米波雷达的车辆检测(英文)[J]. 靳璐,付梦印,王美玲,杨毅. 红外与毫米波学报. 2014(05)
硕士论文
[1]车用动力电池包优化设计及其安全性研究[D]. 欧阳威.南昌大学 2019
[2]纯电动汽车碰撞电安全分析与设计[D]. 曾泽江.南昌大学 2019
[3]基于某国产混合动力SUV汽车碰撞电安全研究[D]. 张沈生.南昌大学 2018
[4]碰撞工况下电动客车动力电池系统安全控制研究[D]. 刘佳.北京理工大学 2015
[5]橡胶弹簧频变刚度特性及其对地铁车辆动力学性能的影响研究[D]. 孟政.西南交通大学 2011
本文编号：3259922
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