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微型纯电动汽车电池包结构设计与碰撞安全性研究

郜效保  
【摘要】:随着我国电动汽车保有量的不断增加,越来越多的电动汽车参与到交通安全当中,难免会发生碰撞。对于电动汽车碰撞安全性而言,不仅要满足传统燃油汽车的碰撞安全标准,还要重点考虑其在碰撞过程中所特有的安全问题,比如动力电池在碰撞过程中可能发生起火甚至爆炸、电解液泄露、高压短路等现象,对乘员安全性有极大威胁性。因此,研究电动汽车的碰撞安全性是十分必要的。本文目的在于为一款纯电动汽车设计适合其车身结构的电池包,并验证在两种典型工况下满足强度设计要求;研究了在正面碰撞和侧面碰撞情况下整车的安全性,为以后电动汽车耐撞性设计提供理论依据。本文首先根据电池包设计原则建立其三维结构模型,对其进行网格划分并建立有限元模型,并根据汽车行驶在颠簸路面上两种典型工况进行分析,验证所设计的电池包结构满足强度设计要求。然后根据法规要求建立汽车前碰撞有限元模型,并在有效验证的前提下对其进行结果分析。分析结果显示,前纵梁变形不理想,吸能效果不好;前地板变形较大,不利于乘员舱和电池包的保护;电池包向前窜动量较大,箱体托架变形较大等。根据分析结果对整车薄弱环节进行改进,通过改进前后对比可知,优化效果显著,基本符合法规要求。最后在正面碰撞有限元模型的基础上建立侧面碰撞有限元模型,重点分析了B柱变形模式、侵入量和侵入速度等来检验是否满足侧面碰撞安全法规。分析结果显示,汽车底盘变形不明显,有利用电池包的保护;B柱变形不符合设计要求。依据理想变形模式,对B柱中上部进行加强,对底部进行弱化处理。优化结果显示,B柱中上部变形明显减少,底部变形增大,符合理想变形模式。


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