微型纯电动汽车后部碰撞电安全分析与设计

曾泽江; 王丽娟; 陈宗渝; 欧阳威

doi:10.13433/j.cnki.1003-8728.20190216

微型纯电动汽车后部碰撞电安全分析与设计

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190216

南昌大学机电工程学院，南昌　330031

基金项目: 国家自然科学基金项目(51165034)与江西省自然科学基金项目(20132BAB206029)资助

详细信息

作者简介:
曾泽江(1993–)，硕士研究生，研究方向为汽车被动安全设计与车身轻量化，ncuzzj2013@163.com

通讯作者:
王丽娟，副教授，博士，wjoker@163.com

中图分类号: U469.72
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出版历程
- 收稿日期: 2019-05-23
- 刊出日期: 2020-06-05

Analysis and Design of Electric Safety in Micro-BEV Rear Crash

School of Mechatronics & Electrical Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China

摘要

摘要: 以某微型纯电动汽车为研究对象，分析其高压电气系统的结构特点，对高压线束进行细化建模，建立了含高压电气系统部件的整车有限元分析模型，选取后部追尾和柱撞两种碰撞工况进行仿真。结果表明，纯电动汽车在后部碰撞工况下高压线束受到破坏以及高压电部件存在安装支架强度不足的问题。进行改进设计后根据碰撞时高压电气系统的损伤情况，确立了纯电动汽车碰撞断电保护控制条件，制定了高压电安全防护控制策略，确保整车的高压电安全。
- 纯电动汽车 /
- 碰撞仿真 /
- 高压电安全 /
- 断电保护
Abstract: Taking a micro-pure electric vehicle（BEV） as the research object, the paper analyzes the structural characteristics of the high-voltage system（HVS）, refines modeling of the high-voltage harness, establishes the finite element model of the vehicle with HVS components, selects the rear-end crash and the rear-cylinder crash. By simulation, as a results, the high-voltage harness is damaged and the strength of the mounting bracket is insufficient in the high-voltage electrical components. After the improved design, according to the damage condition of the HVS in crash, the control conditions of the crash and power-off protection of the BEV were established, and the high-voltage electric safety protection control strategy was formulated to ensure the safety of the high-voltage electric power of the vehicle.
- BEV /
- crash simulation /
- high voltage safety /
- power failure protection

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图 1 汽车高压线束

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图 2 线束建模方式

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图 3 3D实体网格沙漏模式

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图 4 高压部件布置

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图 5 部分高压部件

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图 6 29 km/h后部柱面碰撞结果

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图 7 50 km/h后部全宽追尾碰撞结果

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图 8 29 km/h柱面碰撞后舱线束变形效果

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图 9 29 km/h柱面碰撞下线束应变

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图 10 29 km/h追尾碰撞下PCU安装支架应变

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图 11 23 km/h柱面碰撞下DC/DC安装支架应变

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图 12 整车断电控制方式

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图 13 后部碰撞工况下动力电池内加速度信号

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图 14 减速器与DC/DC的挤压过程

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图 15 减速器与DC/DC位置变化

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表 1 我国电动汽车法规的要求^[5-6]

要求	GB/T 18384.1-2015电动汽车安全要求（动力电池）	GB/T 31498-2015电动汽车碰撞后安全要求（整车）
绝缘电阻、防触电	没有交流电路或有交流电路但有防护绝缘电阻， R_i与它的最大工作电压之比应小于100 Ω/V。	碰撞结束后的5～60 s，V₁，V₂，V_b分别小于 30 VAC或60 VDC。
绝缘电阻、防触电	有交流电路且没有附加防护，应小于500 Ω/V	碰撞结束后5～60 s，E_x < 0.2 J，E_y1+E_y2 < 0.2 J。
移动距离	REESS连接端子间的爬行距离不大于 0.25 U+5 mm	碰撞后，REESS布置在乘员舱内不能出现位置移动，部件应保持于外壳内；舱外的REESS部件不能侵入到乘员舱。
有害物质泄漏	排放危害气体浓度不会达到潜在危害浓度	碰撞结束后的30 min内，不能出现电解液溢入乘员舱，电解液溢出量小于5 L。
产生的热量	REESS需要进行基于电流、电压或温度的监控	碰撞结束的30 min内不能发生起火、爆炸。
过电流断开	REESS在一定条件下能够断开REESS电路	间接接触的电流大于0.2 A时其电阻应小于0.1 Ω。直接接触满足IPXXB级别保护。

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表 2 断电控制策略矩阵

序号	工况	断电需求
1	碰撞速度≤23 km/h的100%后部全宽碰撞	无
2	碰撞速度≥29 km/h的100%后部全宽碰撞	有
3	碰撞速度≤23 km/h的后部柱面碰撞	无
4	碰撞速度≥29 km/h的后部柱面碰撞	有

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