对某款常见的低速电动汽车进行有限元模型建立，设立车身耐撞性研究关健分析点，进行CAE分析，通过特定工况下对比设定关健分析点的变形情况，开展碰撞安全性的研究，同时针对某一工况进行了实车碰撞试验，验证了该工况下，该款低速电动车的安全性能。

    随着源与环境问题的日益凸显，电动汽车必然成为未来汽车工业的发展主要方向。我国电动汽车产业发展至今，已取得很大进步，但在关键技术方面与国际先进水平依然有一定差距。低速电动汽车相对来说技术水平低，却有经济性能好、节能环保、节约资源、使用成本低、充电方便等优势，可通过其低成本优势所产生效益和规模，来拉动电池、电机和电控等电动汽车关键技术的提高和发展，并促进高端电动车的产业化。
    由于法规的不完善性，市场上低速电动车质量也是参差不齐，尤其是车辆的安全性问题尤为突出。低速电动车本身的特性及使用环境，使得传统车辆或电动车辆的安全性要求对低速电动车并不完全适用，本文选取市场上一款典型的低速电动车，通过有限元分析及实车试验等手段，对其安全性进行研究。

    1 有限元模型建立
    本文选取一款最大乘员数为两人的低速电动汽车进行碰撞安全性研究。该低速电动汽车为铅酸动力电池，整车外形尺寸2 250、1400、1 600 mm、整车整备质量746 kg，最高车速60 km/h。不含电池时空车质量526 kg，铅酸电池质量为220 kg。
    针对车辆大部分薄板冲压而成的壳体结构，选用四节点四边形及三节点三角形壳单元进行划分；汽车底盘中多为杆件，使用六面体实体单元建模；对于轮胎、挡风及车窗玻璃，均用四节点四边形及三节点三角形壳单元划分。在本研究中选用10mm×10mm的单元网格来划分，并且基本保证各个部分单元网格密度一致。本研究中采用了目前汽车行业碰撞分析建模广泛认同的企业标准划分单元网格，标准中规定了最大、小长度要求、单元纵横比、翘曲、四边形最大、小内角以及雅克比等等。
    对于整车模型中所有的网格单元都要放入一个独立的Part中进行计算，并对其赋予其属性以及材料信息。本研究主要选用24号材料（*MAT PICEWISELINEAR PLASTICITY）来模拟拉延性能较好的低碳钢薄钢板。对于梁单元选用“号材料（*MAT LINEARELASTIC-DISCRETE-BEAM）来模拟。而对于如电机控制器，高压接线盒以及充电器等，选用20一号材料（*MATse RIGID）来模拟。模型中也需要根据实际情况来仿真焊接，螺栓连接和铰链机构等连接形式。此外在仿真模型中，还需要定义几种接触类型。
    本研究中主要采用了＊CONTACT SURFACE TOSURFACE和＊CONTACT-SINGLE-SURFACE两种接
触。除此之外，还需要在模型中设定结果输出文件，一般来说常用加速度计（*ELEMENT SEATBELTACCELEROMETER）得到车身上某点在碰撞中的加速度历程，通过建立OUTPUT BLOCK输出加速度计的节点以获得加速度值。由于需要校核螺栓强度，所以要输出螺栓位置处梁单元的轴向拉力和横向剪力。通过建立OUTPUT BLOCK输出螺栓梁单元的单元信息，通过查看结果的elout文件来得到螺栓梁单元的受力。最后得到低速电动汽车的整车模型如下图1所示。模型中共包含173个部件，497 614个节点，990 902个单元。

    2 低速电动车40 km/h正面碰撞分析
    考虑到该车型使用铅酸电池，对其进行40 km/h的正面碰撞仿真分析，研究电动车的吸能状况以及车身结构的变形模式。因条件受限，本研究CAE分析中无假人伤害部分分析。仿真中设置了四个测量位置，进行试验前后数据测量对比，分别为A1-B1，A2-132、A3-133、A4-B4，如图2所示。由图中可以看出，电动车在正面碰撞中正面变形较严重，前端变形量为329.4 mm。

    对电动车进行40 km/h的实车碰撞试验，碰撞前车辆状态如下：前排安放两个HYBRID 111 50％男性假人，安装车载数据采集系统，试验标准按照GB 11551-2003全重叠率正面碰撞试验，碰撞速度设定到40±1km/h，试验车装备电测量系统和两个假人后总质量为890 kg。碰撞过程中车门保持锁止状态，车门无异常开启，碰撞试验中安全带完好地约束假人，由于副车架的碰撞位移，方向盘有前移、上翘的位移。如果该车型要装备安全气囊的话，必须对副车架的变形进行改进，减小正面碰撞过程中方向盘的位移量。碰撞后左右两侧车门不使用工具能够正常打开。碰撞后状态如下图3所示。试验后车辆状态与仿真结果基本一致。

[1] [2]  下一页