新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種利用仿真技術(shù)布置安全系統(tǒng)傳感器的方法。一種新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法，包括以下步驟：首先輸入模塊接收車輛的設(shè)計模型和車輛所用材料的性能參數(shù)；然后在車輛的設(shè)計模型內(nèi)虛擬布置一組傳感器作為信號輸出，根據(jù)測試分析結(jié)果判斷傳感器的布置是否符合新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)對輸出信號的要求，直至有足夠數(shù)量傳感器能夠滿足輸出信號的要求，完成新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置。本發(fā)明方便設(shè)計人員對新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，可大幅節(jié)省研發(fā)人員設(shè)計產(chǎn)品所需的時間，提高設(shè)計的效率，降低設(shè)計成本，適用于燃料電池客車，油電混合動力客車,純電動客車。
【專利說明】新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種利用仿真技術(shù)布置安全系統(tǒng)傳感器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國的新能源客車技術(shù)和客車產(chǎn)品在使用性能和產(chǎn)品質(zhì)量上有很大的提高?？蛙嚰夹g(shù)標準也在逐漸與國際先進水平接軌。但由于我國客車產(chǎn)品的整體技術(shù)水平起步較晚，而單靠實驗來進行新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)設(shè)計其耗資巨大且設(shè)計周期漫長。因此利用CAE仿真技術(shù)代替實驗來進行客車安全系統(tǒng)設(shè)計成為簡單可行的方法，為減少新能源客車在碰撞事故中由于氫瓶，電池，燃料堆，高壓線束，高壓元器件接頭短路泄露，電火花等傷害，迫切需要對新能源客車進行碰撞條件下的切氫切電安全系統(tǒng)設(shè)計。
[0003]然而目前新能源客車安全系統(tǒng)設(shè)計既缺乏相關(guān)的法規(guī)和技術(shù)規(guī)范也缺乏一種實用有效的方法，用傳統(tǒng)的實車實驗的方法進行安全系統(tǒng)設(shè)計既費時成本也非常高，缺少可操作性；
快速、準確的產(chǎn)品研發(fā)能力，才能縮短新產(chǎn)品的研發(fā)過程，領(lǐng)先市場地位。如何在整個產(chǎn)品的研發(fā)中縮短整個過程，提升產(chǎn)品研發(fā)效率，縮短產(chǎn)品上市的時間，且還能確保產(chǎn)品的安全性，已是目前汽車廠商所迫切需要解決的技術(shù)重點，有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的方法，以便改進現(xiàn)有方法的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法，該方法根據(jù)客車碰撞與安全仿真規(guī)范對所輸入的產(chǎn)品設(shè)計模型、材料參數(shù)進行數(shù)值分析及仿真測試，對初始傳感器的布置進行篩選，找出傳感器的最佳布點位置，可大幅節(jié)省研發(fā)人員設(shè)計產(chǎn)品所需的時間，提高設(shè)計的效率，降低設(shè)計成本。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法，包括以下步驟:首先輸入模塊接收車輛的設(shè)計模型和車輛所用材料的性能參數(shù)；然后在車輛的設(shè)計模型內(nèi)虛擬布置一組傳感器作為信號輸出，并設(shè)定傳感器輸出信號的邊界條件；接著處理模塊根據(jù)車輛的設(shè)計模型、機械性能參數(shù)、傳感器的位置進行數(shù)值分析仿真測試，數(shù)值分析仿真測試包括前碰，整車各關(guān)鍵部位的側(cè)碰，后碰測試分析，根據(jù)測試分析結(jié)果判斷傳感器的布置是否符合新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)對輸出信號的要求，不符合輸出信號要求的傳感器刪除或調(diào)整位置，符合輸出信號要求的傳感器保留，并再次虛擬布置一組傳感器進行數(shù)值分析仿真測試，直至有足夠數(shù)量傳感器能夠滿足輸出信號的要求；最后輸出傳感器布置方案，完成新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置。
[0006]所述的車輛的設(shè)計模型為利用3D軟件產(chǎn)生車輛輪廓，再將車輛輪廓生成為元素網(wǎng)格，然后將元素網(wǎng)格通過Hypermesh軟件輸出轉(zhuǎn)換成含有節(jié)點、元素坐標相關(guān)位置的文字文件。[0007]所述車輛所用材料的性能參數(shù)為該材料的機械性能參數(shù)包括材料的屈服極限、抗拉強度等、硬度、彈性泊松比、塑性延伸率。
[0008]所述數(shù)值分析仿真測試利用動力分析程序LS-DYNA來實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法利用客車傳感器布點要求規(guī)范及判據(jù)，并根據(jù)客車碰撞與安全仿真規(guī)范對所輸入的產(chǎn)品設(shè)計模型、材料參數(shù)進行數(shù)值分析及仿真測試，對初始傳感器的布置進行篩選，找出傳感器的最佳布點位置，可獲取最符合設(shè)想的設(shè)計方案，方便設(shè)計人員對新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，可大幅節(jié)省研發(fā)人員設(shè)計產(chǎn)品所需的時間，提高設(shè)計的效率，降低設(shè)計成本，適用于燃料電池客車，油電混合動力客車，純電動客車。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法的流程框圖；
圖2為本發(fā)明中新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的構(gòu)架圖；
圖3為本發(fā)明實施例中的車輛輪廓元素網(wǎng)格圖；
圖4為本發(fā)明實施例中的傳感器布置示意圖。
[0011]圖中:1第一傳感器、2第二傳感器、3第三傳感器、4第四傳感器、5第五傳感器、6第六傳感器、7第七傳感器、8第八傳感器。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0013]實施例1
如圖1、2所示，一種新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法，包括以下步驟:首先對車輛進行有限元建模，即輸入模塊接收車輛的設(shè)計模型和車輛所用材料的性能參數(shù)，所述的車輛的設(shè)計模型為利用3D軟件產(chǎn)生車輛輪廓，車輛輪廓包括焊點及結(jié)構(gòu)聯(lián)接信息，再將車輛輪廓生成為元素網(wǎng)格，然后將元素網(wǎng)格通過Hypermesh軟件輸出轉(zhuǎn)換成含有節(jié)點、元素坐標相關(guān)位置的文字文件；所述車輛所用材料的性能參數(shù)為該材料的機械性能參數(shù)包括材料的屈服極限、抗拉強度等、硬度、彈性泊松比、塑性延伸率。
[0014]然后在車輛的設(shè)計模型內(nèi)虛擬布置一組傳感器作為信號輸出，并設(shè)定傳感器輸出信號的邊界條件；
接著處理模塊根據(jù)車輛的設(shè)計模型、機械性能參數(shù)、傳感器的位置進行數(shù)值分析仿真測試，所述數(shù)值分析仿真測試利用動力分析程序LS-DYNA來實現(xiàn)，數(shù)值分析仿真測試包括前碰，整車各關(guān)鍵部位的側(cè)碰，后碰測試分析，根據(jù)測試分析結(jié)果判斷傳感器的布置是否符合新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)對輸出信號的要求，不符合輸出信號要求的傳感器刪除或調(diào)整位置，符合輸出信號要求的傳感器保留，并再次虛擬布置一組傳感器進行數(shù)值分析仿真測試，直至有足夠數(shù)量的傳感器能夠滿足輸出信號的要求；
最后輸出傳感器布置方案，完成新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置。[0015]以本公司一款新能源客車為例，首先對車輛進行有限元建模，即輸入模塊接收車輛的設(shè)計模型和車輛所用材料的性能參數(shù)，所述的車輛的設(shè)計模型為利用3D軟件產(chǎn)生車輛輪廓，車輛輪廓包括焊點及結(jié)構(gòu)聯(lián)接信息，再將車輛輪廓生成為元素網(wǎng)格，然后將元素網(wǎng)格通過Hypermesh軟件輸出轉(zhuǎn)換成含有節(jié)點、元素坐標相關(guān)位置的文字文件；所述車輛所用材料的性能參數(shù)為該材料的機械性能參數(shù)包括材料的屈服極限、抗拉強度等、硬度、彈性泊松比、塑性延伸率，得到如圖3所示的新能源客車網(wǎng)格模型示意圖，在車輛的前中后部虛擬布置8個傳感器，如圖4所示，8個傳感器分別獨立編號，第一傳感器I序號為3838429、第二傳感器2序號為3712157，第三傳感器3序號為3729812，第四傳感器4序號為3704479，第五傳感器5序號為3682007，第六傳感器6序號為3700999，第七傳感器7序號為3748909，第八傳感器8序號為3807440。傳感器觸發(fā)條件:是否出現(xiàn)大于3個G的加速度信號。輸出信號的要求:單個碰撞工況，在低速工況下傳感器在IOms內(nèi)加速度小于3個G不能觸發(fā)信號，且在高速工況下傳感器在IOms內(nèi)加速度到達3個G觸發(fā)信號為合格；高、低速工況都觸發(fā)的傳感器為不合格。允許單個碰撞工況合格的傳感器在其他碰撞工況中，高、低速工況都不觸發(fā)信號。最終要求有足夠數(shù)量單個碰撞工況合格的傳感器，覆蓋滿足每個碰撞工況，前碰，整車各關(guān)鍵部位的側(cè)碰，后碰的觸發(fā)要求。利用動力分析程序LS-DYNA得到各碰撞工況中高速和低速工況所有傳感器加速度數(shù)值，繪制成加速度隨時間變化曲線，根據(jù)傳感器加速度數(shù)值的時間變化曲線得到如表I所示的傳感器觸發(fā)狀況，得到測試結(jié)果，表I中，信號不觸發(fā)用“O”、觸發(fā)用“I”表示。根據(jù)數(shù)值分析仿真測試結(jié)果，按照觸發(fā)要求，表I中“高速”列的數(shù)據(jù)為“1”，“低速”列的數(shù)據(jù)為“O”的傳感器滿足布置要求。根據(jù)表I歸納的計算結(jié)果，2號傳感器滿足除側(cè)碰工況3與4之外所有碰撞工況的布置要求，8號傳感器恰好滿足了側(cè)碰工況3與4的布置要求，兩個傳感器覆蓋滿足了每個碰撞工況的觸發(fā)要求，最終選擇第2、8號傳感器為最終布置的傳感器，完成該新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置的設(shè)計。如果在本輪分析中，沒有足夠數(shù)量的傳感器覆蓋滿足觸發(fā)要求，則刪除單一工況不合格的傳感器，再次虛擬布置一組傳感器進行數(shù)值分析仿真測試，直至有足夠數(shù)量的傳感器覆蓋滿足觸發(fā)要求，完成傳感器布置設(shè)計。
[0016]`
【權(quán)利要求】
1.一種新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法，其特征是，包括以下步驟:首先輸入模塊接收車輛的設(shè)計模型和車輛所用材料的性能參數(shù)；然后在車輛的設(shè)計模型內(nèi)虛擬布置一組傳感器作為信號輸出，并設(shè)定傳感器輸出信號的邊界條件；接著處理模塊根據(jù)車輛的設(shè)計模型、機械性能參數(shù)、傳感器的位置進行數(shù)值分析仿真測試，數(shù)值分析仿真測試包括前碰，整車各關(guān)鍵部位的側(cè)碰，后碰測試分析，根據(jù)測試分析結(jié)果判斷傳感器的布置是否符合新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)對輸出信號的要求，不符合輸出信號要求的傳感器刪除或調(diào)整位置，符合輸出信號要求的傳感器保留，并再次虛擬布置一組傳感器進行數(shù)值分析仿真測試，直至有足夠數(shù)量傳感器能夠滿足輸出信號的要求；最后輸出傳感器布置方案，完成新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置。
2.如權(quán)利要求1所述的新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法，其特征是:所述的車輛的設(shè)計模型為利用3D軟件產(chǎn)生車輛輪廓，再將車輛輪廓生成為元素網(wǎng)格，然后將元素網(wǎng)格通過Hypermesh軟件輸出轉(zhuǎn)換成含有節(jié)點、元素坐標相關(guān)位置的文字文件。
3.如權(quán)利要求1所述的新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法，其特征是:所述車輛所用材料的性能參數(shù)為該材料的機械性能參數(shù)包括材料的屈服極限、抗拉強度等、硬度、彈性泊松比、塑性延伸率。
4.如權(quán)利要求1所述的新能源客車切氫切電安全系統(tǒng)的傳感器布置方法，其特征是:所述數(shù)值分析仿真測試利用動力分析程序LS-DYNA來實現(xiàn)。
【文檔編號】G06F17/50GK103455663SQ201310339492
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】蘭志波, 秦超, 洪耀華, 蔣季偉 申請人:上海汽車集團股份有限公司