碰撞工况下电动客车动力电池系统安全控制研究

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随着新能源技术的推广应用,道路公共交通系统中的纯电动客车数量迅速增加。在示范运营过程中,暴露出来的安全问题也引起学术界和工业领域的关注。其中高压电池包在碰撞事故中由于绝缘失效或内部短路造成的车体自燃,严重危害乘客和驾驶员人身安全。特别地,当客车发生严重的侧碰撞安全事故时,位于客车侧面的动力电池包会因电池箱门骨架的变形入侵,破坏位于电池箱前面板电池管理系统等电气部件以及内箱体,造成短路、电解液泄露等安全事故。因此,研究电动汽车高压动力电池系统碰撞安全控制对提高其安全性具有重要意义。论文在分析当前国内外电动车辆被动安全控制和碰撞识别算法的基础上,以提高碰撞工况下电动车辆动力电池系统安全性为目标,建立了纯电动客车有限元模型,提出了碰撞工况下电动客车动力电池系统分断方案,并完成了分断控制系统设计。具体研究内容如下:首先,在研究该控制系统的功能、工作原理及系统组成的基础上,对单箱动力电池组和动力电池系统的分断方案进行了研究,确定了动力电池系统分断防护策略,为碰撞安全控制系统的具体实现奠定了基础。其次,建立纯电动客车侧碰撞有限元模型,开展碰撞时车体以及动力电池系统碰撞加速度分析,提出并建立了电动客车碰撞过程加速度信号小波基函数高频噪声统计方法,利用计算机模拟方法产生多条碰撞加速度曲线;建立了预测碰撞速度、门骨架侵入量及前面板侵入量的BP神经网络预测模型,提出了基于自适应模糊神经网络识别的动力电池系统碰撞程度分级方法,把碰撞状态划分为轻度碰撞、中度碰撞和严重碰撞三级,制定了分断信号触发的控制策略。最后,以Freescale DP512为主芯片设计了分断控制器的硬件电路设计,编制了相应的控制程序。搭建碰撞冲击模拟试验台进行了算法和控制器适用性验证,试验结果表明:碰撞识别准确、控制算法有效。
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