混合動力轎車高壓電及整車碰撞安全性研究.pdf

1、混合動力汽車作為一種新興的節(jié)能環(huán)保型汽車，能夠更充分利用和轉(zhuǎn)換能源、減少污染。由于經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，各大城市政府已紛紛將推廣使用清潔燃料汽車作為凈化空氣和改善環(huán)境的一項重要措施。中國已經(jīng)成為僅次于美國的全球第二大新車消費(fèi)市場，混合動力轎車也必將在中國蓬勃發(fā)展。但由于混合動力轎車的動力電壓約100～600V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人體的安全電壓，電池發(fā)生短路、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的有害物質(zhì)或電解液泄漏均可能會對司乘人員造成傷害，這些都將影

2、響混合動力轎車的實(shí)用前途。此外，作為交通運(yùn)輸工具，混合動力轎車與傳統(tǒng)轎車存在著相同的安全問題，包括主動安全和被動安全，但混合動力轎車在增加近100kg重量的電力驅(qū)動系統(tǒng)后，其整車碰撞安全性能應(yīng)有所改變。因此，對混合動力轎車高壓電及整車碰撞安全性的研究具有重要的意義。 在此背景下，開展了本論文的研究工作，取得了以下幾項主要研究成果： 1，針對混合動力轎車電池管理系統(tǒng)，提出了采用電壓隔離開關(guān)矩陣的集中式BMS結(jié)構(gòu)，并分別對電

3、池管理硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，提高了混合動力電池管理系統(tǒng)的安全性、效率和抗干擾能力。在鎳氫電池充放電實(shí)驗基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了該電池充放電特性、溫度特性和自放電特性。為了防止混合動力轎車在碰撞、翻車等危險工況下高壓電對乘員造成傷害，創(chuàng)新設(shè)計了一種適應(yīng)于混合動力轎車的安全電池箱。其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、能夠在電池箱受到嚴(yán)重擠壓變形時迅速將高壓電分?jǐn)嗟桨踩妷骸?2，建立了某款混合動力轎車的有限元仿真模型，并分別與正面碰撞、后碰撞

4、及側(cè)面碰撞的實(shí)驗結(jié)果相比較，驗證了該整車模型的有效性。其中，探討了該轎車側(cè)面碰撞安全性存在問題的根源，結(jié)合側(cè)面碰撞安全性設(shè)計普遍原則和同類車輛側(cè)面碰撞結(jié)果的比較分析，提出了改進(jìn)這款混合動力轎車側(cè)面安全的主要措施。 3，通過對頭部損傷、頸部損傷、胸部損傷及肢體損傷基理的分析，闡述了在中國開展前碰撞損傷生物力學(xué)研究方法和方向。應(yīng)用多剛體理論及MADYMO軟件建立了前碰撞乘員約束系統(tǒng)模型，并對汽車前碰撞中乘員損傷的防護(hù)進(jìn)行了深入分析。

5、通過設(shè)計變量的篩選及應(yīng)用MADYMO的軟件包MADYMIZER對前碰撞乘員約束系統(tǒng)的性能進(jìn)行了優(yōu)化，提高了該混合動力轎車的前碰撞安全性。 4，在對轎車的側(cè)面碰撞力學(xué)特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新地提出了改變轎車動力倉、乘員倉和尾倉三個部分的側(cè)向連接特性從而改進(jìn)轎車的側(cè)面碰撞性能的方法。為了驗證該方法的有效性，在已驗證過的混合動力轎車有限元模型基礎(chǔ)上，通過采取減少乘員倉與動力倉及尾倉間的連接焊點(diǎn)數(shù)目和降低其失效準(zhǔn)則及適當(dāng)減小連接處的板