HEV后碰撞安全性仿真和试验研究.docxVIP

华南理工大学学报(自然科学版)

第39卷第11期

JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVol．39No．11

2011年

11月(NaturalScienceEdition)

November2011

文章编号:1000-565X(2011)

11-0138-06

HEV后碰撞安全性仿真和试验研究

*

叶子波1符兴锋2周斯加

3

(1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640;

2．广汽集团汽车工程研究院，广东广州510640;3．温州大学机电工程学院，浙江温州325035)

摘要:针对国内某款混合动力电动汽车(HEV)的结构特点，建立了车辆后碰撞有限元

仿真模型，利用有限元理论分析和优化车辆的安全性能方案，对比新能源车和原型车的弯

曲模态、扭转模态和扭转刚度，并通过控制动力电池箱的X向位移和后排座椅靠背上部

的Z向挂钩位移，对现有的结构方案和整车后碰撞安全性进行优化和改进．结果表明，该

HEV的弯曲和扭转模态、扭转刚度等接近或达到常规车辆标准．实车后碰撞试验证明，改

进的安全结构完全可以满足设计要求

．

关键词:混合动力电动汽车;后碰撞试验;安全性;有限元分析;试验研究

中图分类号:U467．1doi:

10．3969/j．issn．1000-565X．2011．11．025

近几年来，随着新能源汽车的快速发展，新能源置，高压动力电池箱布置在后排座椅和后备胎之间

汽车的设计、演示和可持续发展评估等越来越引起的位置，并保留了原型车约40%的行李箱空间，见

［］，新能源汽车的安全性能要求也越来

人们的关注

1

［］

2

越接近传统车辆

．

图

1．

但是，由于新能源汽车的结构有别于传统汽车，

因此新能源汽车的被动安全性也明显地有别于传统

［］

3

汽车．新能源汽车的安全性主要包括

3个方

［］:结构安全，高压安全和化学安全

4-5

面．文中主要

针对国内某款新能源汽车的结构特点，运用有限元

［

6-7

］，进行针对性的分析和研究，并优化结

仿真技术

［］，对于危害性能可能最大的后碰撞安

构布置方案

8

图

1HEV电动四驱车的基本结构

全性进行实车碰撞研究，以此来验证和研究车辆后

相比原型车，该新能源汽车动力总成结构的变

Fig．1Basicstructureoffour-wheeldrivehybridelectricvehicle

碰撞的结构安全性

．

1混合动力电动汽车的基本结构

化主要是在后驱动轴，新增加的两个电机控制器

、

DC/DC和高压动力电池都布置在行李箱里面，并且

考虑到散热的要求，行李舱里面增加了相应的冷却

文中研究的对象是在某款原型乘用车的基础上

风道和水管．相比原型车，该款HEV的后碰撞安全改造而成的电动四驱结构混合动力电动汽车

(HEV)．主要的变化是在发动机舱的发动机和离合

性能最有可能受到结构变化的影响，因此对于该电

器之间增加了前电机，后轴增加了后驱电机和差减动四驱结构HEV的后碰撞安全性进行研究是非常

总成．前电机和后电机的控制器都放置在行李舱位必要的

．

收稿日期:

2011-04-06

*基金项目:国家军品配套科研项目(JPPT-115-5-1805);浙江省公益技术应用研究项目(2011C31SA300038)

作者简介:叶子波(1980-)，男，博士后，主要从事汽车碰撞CAE分析研究．E-mail:

meyezibo@scut．edu．cn

第11期叶子波等:HEV后碰撞安全性仿真和试验研究

139

2HEV有限元模型的建立3后碰撞安全性防护结构的仿真计算

该款HEV相比原型车，发动机舱变化不大．前整个HEV后碰撞试验仿真完全参照

GB

电机重约20kg;发动机舱去除了发电机、飞轮和皮15083—2006《汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度

带轮等装置，重约

17kg;前悬基本上没有改动，与碰

要求和试验方法》附录

［］

10

F部分的要求进行．碰撞

撞性能有关的纵梁和副车架也基本上保留原貌;后后要求是:(1)后排座椅及其锁止机构必须保持在

轴增加了后驱电机和差减总成，燃油箱容积减少，后原来位置;(2)座椅靠背变形后不超过距离R点前

轴增加了约30kg的重量;后悬部分和后副车架部分方100mm平面，头枕不超过R点前方150mm平面

进行了重新设计．HEV发动机舱的正面碰撞性能仿(中间扶手不作要求)

．

真分析的结果相比于原型车变化不大，因此重点