新能源汽车高压线束在机械外载下失效试验及仿真研究

随着新能源汽车的发展和普及，针对其电池系统碰撞安全研究的重要性日益凸显。高压线束作为新能源汽车高压电气系统的关键零件，研究其在碰撞工况下的电安全性能尤为重要。本文基于电池系统在碰撞工况下其高压线束可能遭受的典型挤压外载，选取直径15.8 mm的线束设计了D5柱面和V60楔面两种工况动静态挤压试验，试验过程中实时监测冲头与线束内部导体之间短路的发生，并对护套、绝缘层、导体3种组份材料进行拉伸、压缩等试验标定相应材料模型。通过线束结构试验和组份材料试验分别标定线束的单组份均质化模型和导体-等效绝缘层双组份模型。研究结果表明：线束在机械载荷下有很强的动态效应，动态下的力学响应升高。线束的短路行为与外载工况、加载速度高度相关。两种高压线束仿真模型利用单元删除来预测线束短路的仿真结果与试验结果基本一致，两种模型均可准确地预测线束在挤压工况下的短路风险。     

汽车高压线束中高压端子的压接性能分析

高压线束是新能源汽车动力和信号传输分配系统的重要载体,高压线束端子的压接性能是新能源汽车最重要的性能指标。论文针对新能源汽车高压线束端子压接性能建立数据分析模型,通过分析相关数据,找出高压线束端子压缩比的最佳适配范围,以提高高压线束冷压接的工艺能力和质量水平。     

新能源汽车高压绝缘监控原理及维修要点思考

近几年来,新能源汽车在我国的普及率越来越高,汽车维修人员只有加强相关技术的研究与学习,才能不被时代所淘汰。一般情况下,新能源汽车的动力电池电压都在300V以上,所以必须要对其高压线束绝缘的可靠性进行严格的控制。只有这样,才能够为驾乘人员以及维修人员的生命安全提供保障。基于此,本文重点针对新能源汽车高压绝缘监控原理进行了详细的分析,同时还指出了相应的维修要点,以供参考。     

汽车碰撞安全与轻量化研发中的若干挑战性课题

汽车结构与动力电池的碰撞安全性是开发轻量化、电动化汽车的强制性要求和关键基础性支撑技术。通过3个方面的10个典型课题及研究结果,介绍并综述了汽车碰撞安全性研发的技术挑战。第一,采用夹层式汽车前舱罩盖技术,提升罩盖结构力学特性的横向均匀性以及冲击响应历程的均匀性,满足汽车吸能位移限定下的行人头部碰撞响应控制;采用精细人体有限元模型解析复杂工况下行人下肢损伤机理和影响参数,基于人体组织损伤层面的虚拟评估改进汽车结构的人体碰撞保护设计;面向复杂道路交通事故工况和多样化人体特征,解决强非线性条件下的自适应乘员智能保护系统优化设计难题,通过在时间和空间上对乘员约束载荷的均衡化实现针对工况可调的碰撞保护。第二,揭示材料冲击测试中系统共振导致信号振荡和材料屈服放大振荡的机理,开发抑制信号振荡的轻质动态力传感器;精细表征材料在碰撞载荷和复杂应力状态下的力学行为,针对高强钢、塑料、胶粘和焊点等轻质高强材料及复合连接接头建立大变形失效断裂预报方法及仿真模型。第三,基于动力电池多工况挤压试验,建立电池在外载荷作用下的材料失效、电压陡降与温度上升的响应特征关联性,提出用力学响应特征预测电池内部损伤起始和短路发生的判据,解决电池在机械滥用载荷下的短路预测问题,建立能准确预测电池变形响应的数值模型及碰撞安全评估方法,并应用于电池包和电动车的轻量化与碰撞安全性设计。     

新能源商用车高压线束设计与布置

高压线束是新能源商用车上最主要的能量传输载体,本文主要介绍新能源商用车高压线束的设计与布置要求,以利于更好地提高高压线束的安全性能。     

麦弗逊悬架结构极限工况强度研究

麦弗逊悬架结构在极限工况下的强度设计尤其关键.文章针对某款车的麦弗逊前悬架结构,通过试验和仿真相结合的方法进行前悬架系统结构及接口设计.其中Clevis支架与控制臂本体,采用基于LS-DYNA软件考虑应力三轴度的Gissmo失效本构搭建有限元模型,分析设计考虑安全碰撞的Clevis支架.结果显示,该悬架结构在极限条件下...     

Y电容对电动汽车电气安全的影响分析

阐述了Y电容在电动汽车上的表现形式与其在国标、行标中与安全相关的设计要求,分析了其在整车电气安全方面对单点失效工况触电风险、整车绝缘电阻及绝缘监测测量精度的影响,之后针对充电工况分析了Y电容对该工况下的触电风险、充电桩端绝缘监测测量精度及大功率充电安全的影响,并给出了避免Y电容不良影响的设计建议。     

汽车用先进高强钢板材断裂性能研究进展

根据汽车碰撞过程的动态应变响应和大变形特点,针对汽车用先进高强钢板材,从断裂失效机理、影响材料断裂行为的关键因素、断裂预测模型、基于复杂承载工况下材料的断裂预测模型建立方法等多方面进行论述。基于应力三轴度、洛德角、应变速率及极限断裂应变于一体的断裂准则模型,相比于传统方法可实现对汽车安全件碰撞性能的高精度预测,具有行业推广应用价值。     

电池包内高压线束辐射发射仿真与屏蔽优化

电磁兼容性是新能源汽车的一项关键共性技术,电池包内部电磁环境复杂,包内高压线束的电磁辐射易对电芯监控单元（CMU）、电池射频模块（BRFM）等电子器件产生干扰。文章首先创新建立完整的电池包内高压线束电磁辐射（EMI）和电子元器件电磁抗扰（EMS）仿真模型,分析得到高压线束在加载特定的高频激励载荷下,在不同电子元件位置不同激励频率下的电场强度值,参考整车电子元器件抗扰企标,对电子元器件存在的EMC失效风险进行评估。然后,建立高压屏蔽线结构,分析得到屏蔽层材料、厚度、编织形式对屏蔽线屏蔽效能的影响,为工程中基于屏蔽性能选择屏蔽线提供参考。     

锂离子动力电池模组碰撞失效行为试验研究

随着新能源汽车的快速发展和普及推广,锂离子动力电池的安全性问题日益突出。文章基于电池系统国标检测项目和典型汽车碰撞工况,设计了锂离子电池模组在不同加载速度和不同方向下的挤压试验,分析了锂离子电池模组的复杂力-电特性和失效行为。结果表明:电池模组在低速和高速挤压试验过程中均出现内短路和热失控现象,高SOC电池模组相比于低SOC模组在发生热失控后更容易起火燃烧。高速冲击工况下电池模组发生内短路时的侵入量比低速工况时小,说明电池模组的损伤容限随着加载速度的提高而降低。电池模组在碰撞工况下的力学特性及安全性具有典型的方向性。电池模组X方向的抗冲击能力相比Y向和Z向更强,但因电池单体堆叠热量积聚使得模组热失控更严重。研究结果为模组耐撞性能提升和整车电池碰撞防护设计提供了重要参考依据。     

增程式混合动力汽车高压线束设计

高压线束作为混合动力汽车能量传输的载体,其零件选型、布置位置、安全防护均影响整车安全,因此在车辆设计之初,就需要将其加以考虑。文章从高压线束电缆的选择、线束的布置原则等角度进行分析,保证装配、维修、可靠性、安全性的同时降低线束成本,避免设计过盈。     

浅谈高压线束工艺制作

传统重卡汽车采用的大多是燃油产生能量,通过发动机的机械运动产生动能带动传动轴、发电机、压缩机、过桥轮、皮带轮等部件来实现汽车的行驶、电器的运行等功能。但污染大、排放标准的严格、性价比低、噪音大的问题也一直未得到有效的解决,限制了燃油车的发展。新型重卡则采用新能源,新动力,比如电动重卡采用动力电池组来实现能量的传输完美地解决了燃油重卡存在的问题。而高压线束就是电动重卡汽车不可或缺的一部分,是整个电气系统的血管,保证传输系统的高效运行。高压部件之间的传输导线就是高压线,新能源重卡上多采用的高压线额定电压AC1000/DC1500的导线,是名副其实的高压线束。文章浅谈高压线束的加工工艺方法,对新能源线束加工起一定的指导作用。     

电动汽车动力电池碰撞安全设计方法研究

文章结合国内外汽车法规及新车评价规程,研究了不同碰撞工况对某款电动汽车动力电池的损伤影响。研究发现,在侧面斜柱碰工况下,电池模组容易受到挤压,动力电池系统发生短路、漏液及起火的风险较大;同时,通过对某款电动汽车在斜柱碰工况下电安全防护设计的研究,提出一种基于电池模组损伤容限的动力电池防护设计方法,该方法有利于车辆的轻量化开发,可降低电动汽车能耗及整车物料成本。     

新能源汽车高压线束支架设计方案研究

结合多年的汽车线束零部件设计经验，新能源汽车高压线束的固定方案大体上可设计为3类：金属支架方案、塑料支架方案和包胶金属支架方案。本文详细介绍这几类设计方案、材料选型、加工工艺、设计验证和DVP实验等。     

新能源汽车电气绝缘检测和监测方法的应用

与传统燃油汽车相比,新能源汽车对电气绝缘检测方法有更高的要求。因此,应该采取有效的防护措施来提高新能源汽车的绝缘性能,这不仅是保证新能源汽车电气系统正常运行的关键,也是保证汽车安全运行的关键。阐述了绝缘电阻、电源工作电压和泄漏电流之间的定量关系。绝缘电阻是电动汽车高压电绝缘性能的重要参数,在此基础上,研发了一种以单片机为测试设备的测试系统。     

基于等效静载荷法的挤压铝门槛梁非线性结构优化

针对侧面柱碰撞工况下的挤压铝门槛梁截面正向设计问题,分析了基于等效静载荷（ESL）原理的非线性优化技术和传统优化技术的优缺点。研究显示：概念设计阶段基于等效静载荷法的非线性拓扑优化技术相比传统的线性拓扑优化技术,能得到更加贴近碰撞安全结构变形策略要求的拓扑路径;详细设计阶段,基于等效静载荷法的非线性料厚优化技术,在优化效率和优化方案性能方面都优于传统的近似模型数值优化技术。     

某中卡驾驶室前悬置的拓扑优化设计

本文旨在通过某中卡驾驶室前悬置的结构优化设计过程,阐述如何在给定空间,根据车辆结构的使用要求寻找出其材料的最佳布局方式,从而使车辆结构最大限度地实现轻量化。传统结构优化设计过程大致为假设-分析-校核-重新设计,有时这个过程需要重复多次,很难找出最佳设计方案,用材裕度一般较大。本文前悬置的结构优化设计中,直接优化出其结构材料的最佳布局从而实现前悬置的轻量化。其优化设计方法过程如下：确定前悬置相关的极限强度工况(七种)和安全法规要求的前拍工况,运用多体软件建立中卡整车模型,分析提取极限强度工况载荷;建立驾驶室前拍工况模型,计算提取前拍工况载荷;建立前悬置的优化模型,施加前面提取的工况载荷,以优化设计区域密度作为优化设计变量,把各工况下的计算应力和体积作为响应,把材料屈服强度作为约束边界,以体积最小作为优化目标进行优化分析,从而得出前悬置结构材料的最佳布局方式。根据优化结果,设计人员设计出的样件一次性通过了实际强度试验验证和碰撞安全前拍工况的摸底试验,这一优化方法大大地缩短了前悬置结构的开发周期和试验时间,也节省了开发试验费用。也说明CAE技术在产品概念开发和产品设计阶段具有重要的指导参考作...     

基于有限元的高压线束温升特性仿真研究

为实现对高压线束温升特性的有限元分析，建立高压线束温升仿真等效模型并对相关仿真参数进行计算。分别在25℃和45℃工况下对高压线束进行温升特性仿真，并选取不同的测试点位与试验结果进行对比验证，误差约为1.2℃，证明基于有限元方法分析高压线束温升特性的准确性和可行性。使用有限元分析法代替试验法研究高压线束的温升特性，对加快高压线束的开发和提升其安全性具有重要意义。     

动力电池内部线束布置及设计分析

目前新能源汽车动力电池包内线束存在着各种设计方面的困扰,由此产生了新的设计理念,文章针对新能源动力电池内部线束在布置和设计方面进行分析讨论,介绍了电池包内线束设计要点,以及布置过程中EMC方面的防护设计。     

燃料电池轿车碰撞安全性仿真研究

针对某一由普通轿车改装的氢燃料电池轿车,利用非线性有限元分析软件LS-DYNA,对其正面、侧面及后面碰撞进行仿真,分析了该燃料电池轿车相对于其原型车在碰撞安全性方面的变化,以及其部分高危零部件在碰撞中的表现,并做了相应的改进设计。最后总结出改装型燃料电池汽车在不同的工况下相对其原型车的碰撞安全性的变化趋势,为燃料电池轿车碰撞安全性设计以及相关法规的制定提供了依据。