CAE仿真技術(shù)在新能源電車側(cè)面碰撞安全防護(hù)的應(yīng)用

 電動(dòng)化快速發(fā)展的今天，新能源車輛的電安全防護(hù)成為汽車安全開發(fā)工程師面臨的新的挑戰(zhàn)。合理利用CAE有限元仿真技術(shù)來提高新能源電車的安全性將是未來的大趨勢(shì)。

 新的問題

 電池系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能單元，其本身的穩(wěn)定性相比傳統(tǒng)能源（燃油）較差，因此動(dòng)力電池在碰撞事故中不能受到擠壓，否則就會(huì)面臨起火甚至爆炸的危險(xiǎn)。并不鮮見電動(dòng)車碰撞起火甚至自燃事件無時(shí)無刻不在為安全開發(fā)工程師敲著警鐘。

 電動(dòng)化帶來的變化

 1、大多數(shù)整車廠的第一代電動(dòng)車或油電混動(dòng)車一般都是基于傳統(tǒng)燃油車型開發(fā)，因此在電池布置方面會(huì)受到諸多限制，如車內(nèi)空間，車輛通過性等等，這種矛盾在純電動(dòng)車型中尤為明顯。

 2、電動(dòng)車?yán)m(xù)航能力的要求導(dǎo)致動(dòng)力電池一般比較大，其布置形式也千差萬(wàn)別。常見的有矩形電池，如特斯拉，寶馬i3電動(dòng)版，ERX5等。也有“T型”或“工型”電池，如寶馬之諾等。不同的布置形式，車體結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)思路也會(huì)有差異。

 3、儲(chǔ)能單元（電池VS燃油）的穩(wěn)定性差異導(dǎo)致防護(hù)的設(shè)計(jì)思路變化。

 如何應(yīng)對(duì)

 1、傳力路徑完善及強(qiáng)化。不論是基于傳統(tǒng)車型架構(gòu)還是全新電架構(gòu)開發(fā)的電動(dòng)車，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)都是首要的。在碰撞工況下，車輛的可變形區(qū)域應(yīng)控制在動(dòng)力電池之外。

 2、變形模式控制及優(yōu)化。側(cè)面橫向傳力路徑失穩(wěn)往往會(huì)導(dǎo)致電池Z向受到嚴(yán)重?cái)D壓，因此需要優(yōu)化側(cè)面橫向傳力結(jié)構(gòu)不同區(qū)段的剛度匹配，控制傳力結(jié)構(gòu)在變形區(qū)域壓潰變形吸能，在電池區(qū)域則不變形。

 3、電池框架設(shè)計(jì)。電池框架作為電池系統(tǒng)部件的重要載體，其本身強(qiáng)度也要滿足一定要求。一方面可以滿足安裝強(qiáng)度，另一方面在受到外界沖擊時(shí)能夠吸收一部分沖擊能量，保護(hù)內(nèi)部電池系統(tǒng)不受擠壓。

 4、CAE快速優(yōu)化。運(yùn)用CAE工具可以實(shí)現(xiàn)整車耐撞性的快速迭代優(yōu)化。電安全防護(hù)最終還是要回歸到對(duì)電池系統(tǒng)的安全指標(biāo)監(jiān)控。通過合理的子系統(tǒng)試驗(yàn)，提取電池模組及系統(tǒng)的安全性能指標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)建立電池系統(tǒng)的詳細(xì)有限元模型，幫助工程師在CAE分析中準(zhǔn)確監(jiān)控電池?fù)p傷情況，為設(shè)計(jì)開發(fā)提供依據(jù)。

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 5、多安全層級(jí)開發(fā)。除了法規(guī)及NCAP標(biāo)準(zhǔn)碰撞工況以外，一些危害極大的惡劣工況（如針對(duì)車輛最薄弱位置的側(cè)面高速柱撞）以及比標(biāo)準(zhǔn)工況速度更高的碰撞也需要考慮。

 6、斷電與報(bào)警提醒。一旦側(cè)面碰撞事故發(fā)生，側(cè)面碰撞傳感器信號(hào)會(huì)以毫秒級(jí)速度轉(zhuǎn)化為高壓斷電動(dòng)作，同時(shí)報(bào)警提醒功能激活，通過聲音，文字等等多種形式提醒乘員盡快離車，避免次生災(zāi)害給乘員帶來威脅。

 汽車行業(yè)電動(dòng)化已然是未來之趨勢(shì)，安全開發(fā)工程師在電安全防護(hù)的道路上注定將任重而道遠(yuǎn)。

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