CAx技术在电动大客车电池承载结构优化中的应用

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纯电动电动汽车(PEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCV)等各类电动汽车(Ev)将成为21世纪人类解决由于汽车的广泛使用所造成的能源短缺和环境污染等问题的重要武器。同时电动汽车也被公认为是本世纪最具有发展潜力的创新产品,并且已经成为各大汽车公司研发的重点。电动汽车的快速发展将为我国汽车工业提高自主创新能力,实现汽车工业的跨越式发展提供难得的机遇。 汽车安全性问题自汽车诞生以来就存在,不论汽车的结构发生了怎样的变化,也不论汽车采用什么样的燃料,不论是最早期的电动汽车,现在的常规燃油汽车,还是以后将逐渐推广的电动汽车,安全问题总是人们在设计、选购和使用汽车时所考虑最重要因素。 电动汽车在缓解能源短缺和减少环境污染的同时也必须像传统汽车一样满足汽车安全性的要求。电动汽车存在起火、蒸汽燃烧、热燃烧、碰撞等多种安全隐患,由于发生碰撞时可能导致起火、爆炸等其他危害,因此电动汽车的碰撞安全性研究得到了越来越多的重视。由于受制于电池技术的发展,目前电动汽车的续驶里程主要是通过增加动力电池的数目得以实现的,因此电动汽车比同类型的燃油汽车质量大,从而对碰撞吸能结构提出了更高的要求。 虽然各国为了减少碰撞对了乘员造成的伤害纷纷制定了碰撞安全法规,要求新出厂的车辆必须严格满足法规中的耐撞性要求,但目前国际上还没有针对客车和电动客车的碰撞法规。鉴于这种情况,本文参照美国国家道路安全局的FMVSS214法规和欧洲ECE R95法规中的侧面碰撞试验程序,并根据我国城市交通的具体情况,设计了两种电动大客车碰撞情景。 本文详细阐述了汽车载荷工况有限元分析和碰撞有限元分析的相关理论,利用CAD软件CATIA和CAE软件ANSYS分别建立了混合动力电动大客车GZ6llOHEV的三维模型和有限元模型,利用ANSYS软件校核了电动大客车的车身骨架强度,结果表明电动大客车的车身强度符合安全要求。 本文利用ANSYS/LS-DYNA软件对电动大客车在本文设计的侧面碰撞情景中的碰撞过程进行了仿真。仿真结果显示原电动大客车电池承载结构在发生侧面碰撞时不能给电池组提供有效的保护,可能造成电池液泄漏甚至电池爆炸的危险,因此本文改进了电池承载结构的设计并引入了新的缓冲吸能结构。仿真结果显示,改进后的结构可以在侧面碰撞过程中大大降低电池组所受到的冲击,提高了电动大客车的碰撞安全性。
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