新能源汽車正面碰撞安全性分析

摘 要：由于新能源汽車的結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與傳統(tǒng)燃油車不同，文章對(duì)國內(nèi)新能源汽車的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了說明，并對(duì)新能源汽車的正面碰撞進(jìn)行安全分析，揭示了新能源汽車在正面碰撞中的特點(diǎn)和可能存在的問題。

關(guān)鍵詞：新能源;汽車;正面碰撞;安全

中圖分類號(hào)：U467

文章編號(hào)：2095-624X（2019）10-0026-01

一、國內(nèi)外新能源汽車碰撞研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外對(duì)新能源汽車的碰撞安全研究在不斷增大，新能源電動(dòng)汽車的碰撞問題也得到了人們的大量關(guān)注。

就碰撞安全法規(guī)來說，歐美國家對(duì)新能源汽車的碰撞安全意識(shí)比較強(qiáng)烈，例如美國安全法規(guī)FMVSS305規(guī)定，車輛在碰撞后，其安全性應(yīng)滿足以下規(guī)定：在汽車發(fā)生碰撞后的30min內(nèi)，車輛不得溢出超過5L的動(dòng)力電池電解液。另外，當(dāng)成員艙內(nèi)安裝電池系統(tǒng)時(shí)，碰撞后電池要保持在原來的位置。發(fā)生碰撞后要求電池系統(tǒng)不得侵入乘員艙，并且車輛與電池系統(tǒng)要保證絕緣。對(duì)于交流電和沒有絕緣系統(tǒng)的直流電，其電阻值不能低于500Ω·V-1，對(duì)有隔離檢測(cè)系統(tǒng)的直流電，其電阻值規(guī)定不能低于100Ω·V-1。

國內(nèi)2018版C—NCAP，對(duì)主動(dòng)安全、被動(dòng)安全和新能源車評(píng)價(jià)進(jìn)行了3個(gè)方面的說明。除了通過碰撞標(biāo)注和法規(guī)來保障新能源汽車的安全，國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)也對(duì)新能源汽車進(jìn)行了一系列的安全測(cè)試。

由此可見各國標(biāo)準(zhǔn)雖然有所不同，但對(duì)于新能源汽車的防觸電保護(hù)和電解液泄漏以及電池箱的移動(dòng)方面的要求也基本一致。新能源汽車碰撞安全除了注重電氣安全，對(duì)于車身結(jié)構(gòu)耐撞性和成員約束系統(tǒng)同樣也不能落下，對(duì)此要引起一定的重視。新能源汽車由于具有質(zhì)量較大的電池模塊，且車身結(jié)構(gòu)在布局上與常規(guī)動(dòng)力車型有較大不同，使得電動(dòng)汽車的碰撞安全設(shè)計(jì)成為一個(gè)新的難題。而車身結(jié)構(gòu)方面的碰撞安全研究在一定程度上是可以通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)得以解決的。

二、新能源汽車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

新能源汽車以鋰電池作為動(dòng)力源，通過控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛，其結(jié)構(gòu)主要由這三大系統(tǒng)組成。其中電池由幾十個(gè)動(dòng)力電池共同供電，質(zhì)量往往超過整車質(zhì)量的20%，一般都設(shè)置在車輛的靠背板后下方或者備胎位置，車載充電器、電動(dòng)機(jī)控制器也安裝在行李艙中。所以，新能源電動(dòng)車輛后部具有較大的質(zhì)量，而前碰撞變形吸能空間非常緊張，這使得新能源汽車在發(fā)生正面碰撞時(shí)安全性能受到威脅，其結(jié)構(gòu)也是正面碰撞分析的重點(diǎn)。

三、有限元模型的建立

本文研究對(duì)象為國內(nèi)某新能源電動(dòng)轎車，首先建立整車的有限元模型，在建立的過程中一定要保證每一步驟的精度和準(zhǔn)確性，這樣才能準(zhǔn)確地得出碰撞仿真計(jì)算結(jié)果，真實(shí)地對(duì)車輛安全性做出評(píng)價(jià)。本車型通過軟件建立有限元模型共有1006645個(gè)單元。

四、新能源汽車碰撞仿真分析

當(dāng)車體與剛性墻接觸開始，車輛變形歷程為：首先在巨大撞擊力下前防撞橫梁被壓平，水箱散熱器被擠壓，前縱梁逐漸變形吸收碰撞產(chǎn)生的能量。其次隨著碰撞進(jìn)一步深入，發(fā)動(dòng)機(jī)罩變形突出，前艙收到擠壓;最后當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩變形更加明顯，前輪與剛性墻接觸，前艙空間被極度壓縮，隨后的20ms變形情況較之前變化不大，隨著下個(gè)時(shí)間段可見車體前輪已經(jīng)發(fā)生回彈并已脫離剛性墻，整車變形達(dá)到最大。在整個(gè)變形過程中吸能的關(guān)鍵部件為前縱梁，其前端出現(xiàn)較大變形，而后段出現(xiàn)一定程度的壓潰變形，能量吸收徹底。在整個(gè)正面碰撞過程中，前排司乘人員的空間收到擠壓，由于身體上部有安全氣囊的保護(hù)對(duì)司乘人員威脅不大，但腿部由于前圍板的侵入勢(shì)必會(huì)造成侵入性損傷，所以后期一定要對(duì)新能源汽車的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。

本文從工程應(yīng)用出發(fā)，對(duì)新能源汽車碰撞安全現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，并建立了比較完善的數(shù)值仿真模型，同時(shí)還模擬了正面碰撞，為進(jìn)一步優(yōu)化提供了強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)：

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[2]汪俊，陳金華.新能源汽車后面碰撞試驗(yàn)技術(shù)研究[J].新技術(shù)新工藝，2013（4）.

作者簡(jiǎn)介：張曉旭（1982—），女，黑龍江哈爾濱人，講師，碩士，研究方向：車輛工程。