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·106·内燃内燃机机与配件与配件

纯电动铝合金门槛梁轻量化设计

姜叶洁曰何玉俊曰刘向征

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州511400）

摘要院电动汽车柱碰除了可能引起对车内成员的伤害外，还会由于对动力电池的冲击引起电池爆炸等极限安全事故，现阶段绝大

多数动力电池都是安装门槛梁上，所以如何设计门槛梁截面显得尤为重要。本文通过对门槛梁截面的优化，既限制空间内最大程

度的保护了电池了安全，同时又考虑了工艺可行性和轻量化要求。

关键词院铝合；门槛梁；截面；轻量化

0引言柱碰分析工况下柱

随着环境污染和能源短缺问题的加剧以及民众环保子和车碰撞位置

意识的增强，纯电动汽车在近年来获得了很高的关注。特的截面力曲线，取其

别是汽车排放标准的日趋严苛及相关补贴政策的推出，峰值，大小

更加速推动了纯电动汽车的发展。白车作为纯电动汽车270000N。同样约束

整车的重要组成部分，在车辆发生碰撞时，能为乘员及电条件下，在该截面位

池包提供保护，其碰撞性能直接关系到乘员的生命安全，置沿Y向直接静态

因此，在整车开发时需要重点关注。汽车侧面柱碰事故是加载，观测前排座椅

指汽车在行驶中因多种原因造成其侧面与刚性柱发生碰横梁安装点Y向位

撞的事故形态。在此类事故中，由车与柱状物的接触移、门槛梁Y向最

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面接小，导致车局部变形严重。大位移以及门槛梁

车型开发前期，通过仿真手段预判碰撞可能发生的风侧最大位移。此时

险，提前发现设计缺陷及不足，进行优化改进，节约成本，模型中门槛梁的截

缩短开发周期，从而有效提升产品竞争力。在纯电动车的面形式为基准截面，

图1总体技术方案

设计过程中，门槛梁至关重要，因为其承担着电池保护的如图2所示。基准门

关键作用，所以如何在有限布置空间内，合理设计门槛梁槛梁截面选取两种

截面显得尤为重要。门槛梁厚度作为设

本文通过分析某纯电动汽车侧面柱碰仿真计算结果，计初始厚度，分别为

提取其结果中相关性能指标，然后动态指标静态化，通过优2.5mm和3mm，这

化门槛梁截面，达到提升静态指标，保护电池的目的。两种厚度情况下对

1总体技术方案应的初始结果如表

确定一款纯电动车，其电池主要安装形式为门槛梁1所示，后续的优化

安装，门槛梁为铝合金挤出件。首先基该车型搭建简化均基此静态分析

图2门槛梁初始截面

碰撞模型，碰撞分析后，提取静态参数，静态参数包括安椅结果展开。

安装点位移、门槛梁位移、门槛梁侧位移、门槛梁质量，

根据静态参数的位移值，对标分析，确定静态加载力，得到表1初始状态截面静态分析结果

静态分析的位移，以此位移值为基础进行优化，保证质量最

小的同时性能最优。然后基质量和位移的目标，对门槛梁

进行拓扑优化，再根据拓扑优化后的截面，进行厚度优化，

最后根据工艺可行性确定截面设计的最终状态。（图1）

2技术方案实施

2.1侧碰和柱碰分析及静态对标

电动车门槛梁为了保护电池安全，防止爆炸发生危

险，主要考侧碰和柱碰工况。2.2拓扑优化及轻量化设计

侧碰工况简化模型约束前后减震器安装点全部自由首先设置拓扑优化可变空间和不变空间，可变空间为

度，分析结果显示，由门槛梁与B柱搭接发生变化，导致门槛梁截面，白车其余均为不变空间。

B柱下端折弯严重，进