纯电动城市客车碰撞安全性研究

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大力发展新能源汽车可以有效缓解能源紧缺和环境污染等问题。纯电动城市客车具有零排放、能源效率高的特点,是新能源汽车产业化的先锋。与传统客车相比,纯电动客车采用高能量密度的动力电池,存在严重的安全隐患,且城市客车载客人数多、使用率高,一旦发生事故,影响重大。所以研究纯电动城市客车在碰撞工况下的结构安全具有重要意义。本文以某纯电动城市客车为研究对象,建立了车身骨架和电池箱有限元模型并对其进行模态分析。基于该模型进行了初速度为30km/h和50km/h的正面100%刚性壁碰撞仿真试验,从车身骨架结构变形、吸能特性、B柱加速度响应及刚性墙反力四方面进行了对比分析,初速度为50km/h时,驾驶区空间缩小了63.86%,驾驶员生命安全受到威胁。为提高碰撞安全性,根据碰撞过程中的变形特点和吸能规律提出结构改进方案,包括采用一种吸能特性良好的带诱导槽吸能盒,以及合理的高强度钢材料布置等。以初速度为50km/h的碰撞工况对改进方案进行验证,仿真结果表明改进后前围吸能量增加了17.34%,驾驶区空间增加了57.46%,B柱加速度峰值降低了24.8%。为了进一步研究电动客车电池箱体的碰撞安全性,建立了移动变形壁障模型,完成了20%、30%、40%、50%、60%重叠率追尾碰撞仿真试验,并对不同重叠率下车身骨架和电池箱的变形特点、吸能特性、电池箱加速度及安装座应力进行定量分析,探究不同重叠率碰撞工况下电池箱体的安全性。结果表明,20%重叠率追尾碰撞工况最危险,可能存在安全隐患。针对此问题,从结构和材料两方面对客车后部进行了结构改进,改进后20%重叠率碰撞工况下的车身变形程度明显降低,后围吸能量增加了38.11%,电池箱纵向加速度峰值降低了48.41%,垂向加速度峰值降低了82.30%,显著提升了电动客车的碰撞安全性。
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