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低入口中型纯电动城市客车侧面碰撞安全性研究
| 论文题名： | 低入口中型纯电动城市客车侧面碰撞安全性研究 |
| 关键词： | 纯电动客车;侧面碰撞;电池箱;车身骨架;刚度分析 |
| 摘要： | 纯电动城市客车侧面结构较弱且车载动力电池质量和能量密度大，发生侧面碰撞时乘客极易受到侧围部件的挤压伤害和动力电池系统带来的电伤害、化学伤害甚至燃烧爆炸等伤害，同时纯电动城市客车载客量大，一旦发生碰撞将会给社会带来严重影响，而目前对纯电动城市客车侧面碰撞研究尤其是乘员损伤方面的研究较少，因此进行纯电动城市客车侧面碰撞安全性研究具有重要意义。 本文基于某8.5米低入口动力电池后置的纯电动城市客车，完成了纯电动城市客车和电池箱有限元建模，并进行了车身骨架的静态强度刚度分析和模态分析。参考相关法规并结合城市道路工况建立了950kg和1800kg移动壁障有限元模型分别模拟小型乘用车和中大型SUV，通过对电动客车进行两种不同质量移动壁障的侧面中部碰撞仿真试验，从车身骨架变形吸能特点和乘员生存空间入侵量两方面对车体结构安全性进行分析，获得了侧面中部碰撞下的能量分布特点：两种工况下变形吸能较多的为底架和右侧围骨架，其中底架吸能占比分别为46.6%（950kg）和50.8%（1800kg），右侧围骨架吸能占比分别为31.3%（950kg）和26.5%（1800kg）。通过建立侧面碰撞子结构模型对两种工况下的乘员安全性进行碰撞仿真分析，获得了侧面中部碰撞下的乘员损伤特征：两种工况下假人腹部是主要的损伤部位且腹部受力峰值均超过法规限值标准，其他部位损伤值均在法规要求范围内。以提高乘员安全性为原则进行了车身结构改进，改进后1800kg移动壁障侧中部碰撞工况下车身骨架变形较小，右侧围骨架吸能占比提高了8.8%，乘员生存空间入侵量下降了72.4%，假人腹部受力峰值减小了55.9%。通过对电动客车进行不同质量移动壁障的侧面后部碰撞仿真试验，进行了车身骨架变形、电池箱变形入侵量、电池箱加速度和安装座应力的对比分析，获得了侧面后部碰撞下的能量响应规律：两种工况下变形吸能较多的是底架和右侧围骨架，底架吸能占比分别为36.3%（950kg）和37.3%（1800kg），右侧围骨架吸能占比分别为25.7%（950kg）和28.2%（1800kg），同时仿真结果表明1800kg移动壁障侧面后部碰撞时电池箱入侵量较大，达到了63.28mm，Y向加速度高达157.4g，Z向加速度高达40.0g，Y向和Z向加速度均不满足冲击安全要求。为提高侧面后部碰撞下的动力电池安全性，在分析碰撞能量和碰撞力传递特点的基础上对车身结构进行了改进，改进后1800kg移动壁障侧后部碰撞工况下客车骨架变形程度明显下降，电池箱入侵量显著降低，右侧围骨架吸能占比提高了11.5%，电池箱Y向加速度峰值下降了82%，电池箱Z向加速度峰值下降了56.3%。 |
| 作者： | 刘飞虎 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘晶郁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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