新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置方法

摘要

本发明涉及汽车设计领域，尤其涉及一种利用仿真技术布置安全系统传感器的方法。一种新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置方法，包括以下步骤：首先输入模块接收车辆的设计模型和车辆所用材料的性能参数；然后在车辆的设计模型内虚拟布置一组传感器作为信号输出，根据测试分析结果判断传感器的布置是否符合新能源客车切氢切电安全系统对输出信号的要求，直至有足够数量传感器能够满足输出信号的要求，完成新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置。本发明方便设计人员对新能源客车切氢切电安全系统进行优化设计，可大幅节省研发人员设计产品所需的时间，提高设计的效率，降低设计成本，适用于燃料电池客车，油电混合动力客车,纯电动客车。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车设计领域，尤其涉及一种利用仿真技术布置安全系统传感器的方法。 

背景技术

近年来，我国的新能源客车技术和客车产品在使用性能和产品质量上有很大的提高。客车技术标准也在逐渐与国际先进水平接轨。但由于我国客车产品的整体技术水平起步较晚，而单靠实验来进行新能源客车切氢切电安全系统设计其耗资巨大且设计周期漫长。因此利用CAE仿真技术代替实验来进行客车安全系统设计成为简单可行的方法，为减少新能源客车在碰撞事故中由于氢瓶，电池，燃料堆，高压线束，高压元器件接头短路泄露，电火花等伤害，迫切需要对新能源客车进行碰撞条件下的切氢切电安全系统设计。 

然而目前新能源客车安全系统设计既缺乏相关的法规和技术规范也缺乏一种实用有效的方法，用传统的实车实验的方法进行安全系统设计既费时成本也非常高，缺少可操作性； 

快速、准确的产品研发能力，才能缩短新产品的研发过程，领先市场地位。如何在整个产品的研发中缩短整个过程，提升产品研发效率，缩短产品上市的时间，且还能确保产品的安全性，已是目前汽车厂商所迫切需要解决的技术重点，有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的方法，以便改进现有方法的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置方法，该方法根据客车碰撞与安全仿真规范对所输入的产品设计模型、材料参数进行数值分析及仿真测试，对初始传感器的布置进行筛选，找出传感器的最佳布点位置，可大幅节省研发人员设计产品所需的时间，提高设计的效率，降低设计成本。 

本发明是这样实现的：一种新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置方法，包括以下步骤：首先输入模块接收车辆的设计模型和车辆所用材料的性能参数；然后在车辆的设计模型内虚拟布置一组传感器作为信号输出，并设定传感器输出信号的边界条件；接着处理模块根据车辆的设计模型、机械性能参数、传感器的位置进行数值分析仿真测试，数值分析仿真测试包括前碰，整车各关键部位的侧碰，后碰测试分析，根据测试分析结果判断传感器的布置是否符合新能源客车切氢切电安全系统对输出信号的要求，不符合输出信号要求的传感器删除或调整位置，符合输出信号要求的传感器保留，并再次虚拟布置一组传感器进行数值分析仿真测试，直至有足够数量传感器能够满足输出信号的要求；最后输出传感器布置方案，完成新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置。 

所述的车辆的设计模型为利用3D软件产生车辆轮廓，再将车辆轮廓生成为元素网格，然后将元素网格通过Hypermesh软件输出转换成含有节点、元素坐标相关位置的文字文件。 

所述车辆所用材料的性能参数为该材料的机械性能参数包括材料的屈服极限、抗拉强度等、硬度、 弹性泊松比、塑性延伸率。 

所述数值分析仿真测试利用动力分析程序LS-DYNA来实现。 

本发明新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置方法利用客车传感器布点要求规范及判据，并根据客车碰撞与安全仿真规范对所输入的产品设计模型、材料参数进行数值分析及仿真测试，对初始传感器的布置进行筛选，找出传感器的最佳布点位置，可获取最符合设想的设计方案，方便设计人员对新能源客车切氢切电安全系统进行优化设计，可大幅节省研发人员设计产品所需的时间，提高设计的效率，降低设计成本，适用于燃料电池客车，油电混合动力客车，纯电动客车。 

附图说明

图1为本发明新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置方法的流程框图； 

图2为本发明中新能源客车切氢切电安全系统的构架图；

图3为本发明实施例中的车辆轮廓元素网格图；

图4为本发明实施例中的传感器布置示意图。

图中：1第一传感器、2第二传感器、3第三传感器、4第四传感器、5第五传感器、6第六传感器、7第七传感器、8第八传感器。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

实施例1 

如图1、2所示，一种新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置方法，包括以下步骤：首先对车辆进行有限元建模，即输入模块接收车辆的设计模型和车辆所用材料的性能参数，所述的车辆的设计模型为利用3D软件产生车辆轮廓，车辆轮廓包括焊点及结构联接信息，再将车辆轮廓生成为元素网格，然后将元素网格通过Hypermesh软件输出转换成含有节点、元素坐标相关位置的文字文件；所述车辆所用材料的性能参数为该材料的机械性能参数包括材料的屈服极限、抗拉强度等、硬度、 弹性泊松比、塑性延伸率。

然后在车辆的设计模型内虚拟布置一组传感器作为信号输出，并设定传感器输出信号的边界条件； 

接着处理模块根据车辆的设计模型、机械性能参数、传感器的位置进行数值分析仿真测试，所述数值分析仿真测试利用动力分析程序LS-DYNA来实现，数值分析仿真测试包括前碰，整车各关键部位的侧碰，后碰测试分析，根据测试分析结果判断传感器的布置是否符合新能源客车切氢切电安全系统对输出信号的要求，不符合输出信号要求的传感器删除或调整位置，符合输出信号要求的传感器保留，并再次虚拟布置一组传感器进行数值分析仿真测试，直至有足够数量的传感器能够满足输出信号的要求；

最后输出传感器布置方案，完成新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置。

以本公司一款新能源客车为例，首先对车辆进行有限元建模，即输入模块接收车辆的设计模型和车辆所用材料的性能参数，所述的车辆的设计模型为利用3D软件产生车辆轮廓，车辆轮廓包括焊点及结构联接信息，再将车辆轮廓生成为元素网格，然后将元素网格通过Hypermesh软件输出转换成含有节点、元素坐标相关位置的文字文件；所述车辆所用材料的性能参数为该材料的机械性能参数包括材料的屈服极限、抗拉强度等、硬度、 弹性泊松比、塑性延伸率，得到如图3所示的新能源客车网格模型示意图，在车辆的前中后部虚拟布置8个传感器，如图4所示，8个传感器分别独立编号，第一传感器1序号为3838429、第二传感器2序号为3712157，第三传感器3序号为3729812，第四传感器4序号为3704479，第五传感器5序号为3682007，第六传感器6序号为3700999，第七传感器7序号为3748909，第八传感器8序号为3807440。传感器触发条件：是否出现大于3个G的加速度信号。输出信号的要求：单个碰撞工况，在低速工况下传感器在10ms内加速度小于3个G不能触发信号，且在高速工况下传感器在10ms内加速度到达3个G触发信号为合格；高、低速工况都触发的传感器为不合格。允许单个碰撞工况合格的传感器在其他碰撞工况中，高、低速工况都不触发信号。最终要求有足够数量单个碰撞工况合格的传感器，覆盖满足每个碰撞工况，前碰，整车各关键部位的侧碰，后碰的触发要求。利用动力分析程序LS-DYNA得到各碰撞工况中高速和低速工况所有传感器加速度数值，绘制成加速度随时间变化曲线，根据传感器加速度数值的时间变化曲线得到如表1所示的传感器触发状况，得到测试结果，表1中，信号不触发用“O”、触发用“1”表示。根据数值分析仿真测试结果，按照触发要求，表1中“高速”列的数据为“1”，“低速”列的数据为“0”的传感器满足布置要求。根据表1归纳的计算结果，2号传感器满足除侧碰工况3与4之外所有碰撞工况的布置要求，8号传感器恰好满足了侧碰工况3与4的布置要求，两个传感器覆盖满足了每个碰撞工况的触发要求，最终选择第2、8号传感器为最终布置的传感器，完成该新能源客车切氢切电安全系统的传感器布置的设计。如果在本轮分析中，没有足够数量的传感器覆盖满足触发要求，则删除单一工况不合格的传感器，再次虚拟布置一组传感器进行数值分析仿真测试，直至有足够数量的传感器覆盖满足触发要求，完成传感器布置设计。 

  

 

表1传感器触发状况。