小型纯电动汽车正面碰撞分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车技术 · Automobile Technology
小型纯电动汽车正面碰撞分析*
郝琪 刘卫斌 肖琪 潘文杰
（湖北汽车工业学院，十堰 442002）
【摘要】针对某单排座纯电动汽车，建立了碰撞有限元模型，并利用 23 km/h 低速全宽正面碰撞试验的整车碰撞吸能过
程、碰撞变形及碰撞特性参数，验证了所建模型的完整及有效性。根据 GB 11551—2014 对 50 km/h 高速正碰工况下整车结
构变形及 B 柱加速度特性进行分析，讨论了乘员安全空间及电池箱、电机、动力电线等纯电动汽车碰撞安全相关问题。
主题词：纯电动汽车 正面碰撞 B 柱 电池箱
中图分类号：U461.91
文献标识码：A
DOI: 10.19620/ki.1000-3703.20172050
Analysis of Frontal Impact of A Mini Battery Electric Vehicle
限元模型时，需要进行适当简化[8-9]。由于在正面碰撞过
*基金项目：湖北省自然科学基金项目（2013CFA092）；湖北省重点实验室创新基金项目（2015XTZX0418，2015XTZX0421）； 湖北汽车工业学院硕士研究生创新基金项目（Y2016309）。
- 58 -
汽车技术
郝琪，等：小型纯电动汽车正面碰撞分析
Hao Qi, Liu Weibin, Xiao Qi, Pan Wenjie （Hubei University of Automotive Technology, Shiyan 442002） 【Abstract】A crash FE model is established for a single-seater battery electric vehicle, integrity and validity of the
程中需重点考察车身前端部件的吸能特性及其为乘员 舱提供纵向刚度这两方面的特性，前纵梁、翼子板、发动机 罩等前端吸能部件必须反映结构的几何特性，不能过于简 化，以免影响碰撞变形模式及载荷的传递路径[10]。简化后 的模型前端结构的网格尺寸为 5 mm×5 mm，后部的网格 尺寸为 10 mm×10 mm。车身覆盖件及骨架选用四边形 壳单元，单元厚度不大于 1.5 mm 时，厚度方向采用 3 个 积分点，单元厚度在 1.5 mm 以上时，厚度方向采用 5 个 积分点。发动机舱内的空调总成、蓄电池等零部件简化 为小质量块。由于动力电池部件众多，结构及材料性能 复杂，已有研究多利用试验获得的电池单体应力应变曲 线对电池组进行精细仿真 。考 [11] 虑计算量及其复杂程 度，现有整车碰撞研究通常采用刚体进行电池组的简化 处理。高压电线外层可选用三角形壳单元，内部铜绞线 采用四面体网格，内、外层单元通过共节点的方式连接在 一起[12]。本文电池、电机选用六面体刚体单元简化模拟。 2.2 材料属性、连接以及接触设置
以上，满足市区内使用要求，已经占有了不可忽视的市
设计的小型纯电动汽车进行碰撞性能研究，以某单排座
场份额[1-3]。相较于传统车辆，小型纯电动汽车前端吸能
纯电动轿车为研究对象，进行实车 23 km/h 的低速全宽正
空间减少，大刚度、大质量电池的安装位置与传统发动
撞试验，建立了有效的整车碰撞有限元模型，并按 GB
50 km/h high-speed front crash are analyzed in accordance with GB 11551—2014, crash-related safety issues of battery
electric vehicle, including passenger safety space, battery box, electric motor, power wire., etc., are discussed.
Key words: Battery electric vehicle, Frontal impact, B pillow, Battery box
1 前言
不同车速下的正碰仿真，研究了电池组不同布置形式对 碰撞特性的影响。
小型纯电动汽车整车质量小，续航能力可达 100 km
本文针对采用挤压铝合金车身材料、整车结构全新
某款 SUV 碰撞过程为研究对象，考虑不同碰撞速度、重
为 942 kg，前、后轴负荷分别为 426 kg、516 kg。
叠率以及不同公交车承载质量下的追尾碰撞情形，对公
2.1 几何模型简化及网格划分
交车尾部电池箱和乘用车前部结构进行改进，改善两车
考虑到仿真计算的精度和计算时间成本，在建立有
的追尾碰撞相容性。文献[7]对小型轻量化电动车进行
2 车身有限元模型的建立
的力学响应符合法规要求。文献[5]研究高速碰撞过程
该车采用轻质挤压铝合金材质车身骨架，外覆 ABS
中影响电池压力稳定性的因素，同时分析了高速碰撞对
材料，配备电动机和 2 挡变速器，后置驱动，由 3 组磷酸
ห้องสมุดไป่ตู้
电池结构的破坏程度。文献[6]以 12 m 纯电动公交车与
铁锂电池组成的动力电池组位于座椅下方。整车质量
机安装位置有较大差异，同时，电动汽车特殊部件的安
11551—2014《汽车正面碰撞的乘员保护》进行了 50 km/h
全问题也对其碰撞安全性能提出了更高的要求。
高速碰撞仿真，分析了该车结构设计对碰撞性能的影响。
文献[4]对 LF7002 纯电动汽车动力蓄电池支架和前 纵梁扩展部分从结构和材料两方面做了改进，使蓄电池
model are proved with parameters like vehicle collision energy absorption process, collision deformation and characteristic
of a 23 km/h low-speed frontal collision test. Deformation of vehicle structure and B-pillar acceleration characteristic of
小型纯电动汽车正面碰撞分析*
郝琪 刘卫斌 肖琪 潘文杰
（湖北汽车工业学院，十堰 442002）
【摘要】针对某单排座纯电动汽车，建立了碰撞有限元模型，并利用 23 km/h 低速全宽正面碰撞试验的整车碰撞吸能过
程、碰撞变形及碰撞特性参数，验证了所建模型的完整及有效性。根据 GB 11551—2014 对 50 km/h 高速正碰工况下整车结
构变形及 B 柱加速度特性进行分析，讨论了乘员安全空间及电池箱、电机、动力电线等纯电动汽车碰撞安全相关问题。
主题词：纯电动汽车 正面碰撞 B 柱 电池箱
中图分类号：U461.91
文献标识码：A
DOI: 10.19620/ki.1000-3703.20172050
Analysis of Frontal Impact of A Mini Battery Electric Vehicle
限元模型时，需要进行适当简化[8-9]。由于在正面碰撞过
*基金项目：湖北省自然科学基金项目（2013CFA092）；湖北省重点实验室创新基金项目（2015XTZX0418，2015XTZX0421）； 湖北汽车工业学院硕士研究生创新基金项目（Y2016309）。
- 58 -
汽车技术
郝琪，等：小型纯电动汽车正面碰撞分析
Hao Qi, Liu Weibin, Xiao Qi, Pan Wenjie （Hubei University of Automotive Technology, Shiyan 442002） 【Abstract】A crash FE model is established for a single-seater battery electric vehicle, integrity and validity of the
程中需重点考察车身前端部件的吸能特性及其为乘员 舱提供纵向刚度这两方面的特性，前纵梁、翼子板、发动机 罩等前端吸能部件必须反映结构的几何特性，不能过于简 化，以免影响碰撞变形模式及载荷的传递路径[10]。简化后 的模型前端结构的网格尺寸为 5 mm×5 mm，后部的网格 尺寸为 10 mm×10 mm。车身覆盖件及骨架选用四边形 壳单元，单元厚度不大于 1.5 mm 时，厚度方向采用 3 个 积分点，单元厚度在 1.5 mm 以上时，厚度方向采用 5 个 积分点。发动机舱内的空调总成、蓄电池等零部件简化 为小质量块。由于动力电池部件众多，结构及材料性能 复杂，已有研究多利用试验获得的电池单体应力应变曲 线对电池组进行精细仿真 。考 [11] 虑计算量及其复杂程 度，现有整车碰撞研究通常采用刚体进行电池组的简化 处理。高压电线外层可选用三角形壳单元，内部铜绞线 采用四面体网格，内、外层单元通过共节点的方式连接在 一起[12]。本文电池、电机选用六面体刚体单元简化模拟。 2.2 材料属性、连接以及接触设置
以上，满足市区内使用要求，已经占有了不可忽视的市
设计的小型纯电动汽车进行碰撞性能研究，以某单排座
场份额[1-3]。相较于传统车辆，小型纯电动汽车前端吸能
纯电动轿车为研究对象，进行实车 23 km/h 的低速全宽正
空间减少，大刚度、大质量电池的安装位置与传统发动
撞试验，建立了有效的整车碰撞有限元模型，并按 GB
50 km/h high-speed front crash are analyzed in accordance with GB 11551—2014, crash-related safety issues of battery
electric vehicle, including passenger safety space, battery box, electric motor, power wire., etc., are discussed.
Key words: Battery electric vehicle, Frontal impact, B pillow, Battery box
1 前言
不同车速下的正碰仿真，研究了电池组不同布置形式对 碰撞特性的影响。
小型纯电动汽车整车质量小，续航能力可达 100 km
本文针对采用挤压铝合金车身材料、整车结构全新
某款 SUV 碰撞过程为研究对象，考虑不同碰撞速度、重
为 942 kg，前、后轴负荷分别为 426 kg、516 kg。
叠率以及不同公交车承载质量下的追尾碰撞情形，对公
2.1 几何模型简化及网格划分
交车尾部电池箱和乘用车前部结构进行改进，改善两车
考虑到仿真计算的精度和计算时间成本，在建立有
的追尾碰撞相容性。文献[7]对小型轻量化电动车进行
2 车身有限元模型的建立
的力学响应符合法规要求。文献[5]研究高速碰撞过程
该车采用轻质挤压铝合金材质车身骨架，外覆 ABS
中影响电池压力稳定性的因素，同时分析了高速碰撞对
材料，配备电动机和 2 挡变速器，后置驱动，由 3 组磷酸
ห้องสมุดไป่ตู้
电池结构的破坏程度。文献[6]以 12 m 纯电动公交车与
铁锂电池组成的动力电池组位于座椅下方。整车质量
机安装位置有较大差异，同时，电动汽车特殊部件的安
11551—2014《汽车正面碰撞的乘员保护》进行了 50 km/h
全问题也对其碰撞安全性能提出了更高的要求。
高速碰撞仿真，分析了该车结构设计对碰撞性能的影响。
文献[4]对 LF7002 纯电动汽车动力蓄电池支架和前 纵梁扩展部分从结构和材料两方面做了改进，使蓄电池
model are proved with parameters like vehicle collision energy absorption process, collision deformation and characteristic
of a 23 km/h low-speed frontal collision test. Deformation of vehicle structure and B-pillar acceleration characteristic of