电动汽车碰撞安全性若干关键技术分析

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1、电动汽车碰撞安全性若干关键技术分析1绪论1.1本课题研究的背景和意义随着经济水平的提高，汽车产业突飞猛进，2011年中国汽车工业协会统计报告显示，我国汽车产量为1841.89万辆，同比增长0.8%，汽车销售量为1850.51万辆，同比增长2.5%,又一次刷新全球历史记录。但是，高速发展的汽车行业给我们带来交通便利的同时，也带来了日益严重的交通安全和能源短缺等问题。根据公安部的统计报告，2011上半年，全国共发生184.0998万起交通事故，同比增长1%。其中，有91811起交通事故造成人员伤亡，25864人死亡、106370人受伤，直接造成经济损失4.4亿元。我们在考虑汽车安全问题的同

2、时，还要兼顾汽车行业发展的难题：空气污染、全球变暖、能源短缺等。2011年国际油价迅速攀升，其中布伦特的油价出现了有史以来的最高涨幅39.9%，达到每桶111.23美元；国内石油的消费量漲幅为4.5%，为4.7亿吨。面对节节攀升的油价和日益严峻的节能减排压力，汽车能源动力系统的转型是世界汽车工业的必然选择和唯一出路。发展电动汽车是国际上在能源转型的技术路线上达成的共识，电动汽车的发展破解了能源和环境的限制，从而实现可持续发展[1]。随着电动汽车的推广和使用，电动汽车的安全问题，尤其是电池技术、电池的布置、高压电安全等问题成为业内外关注的焦点。与传统燃油车相比，电动汽车的碰撞特殊性主要表

3、现在以下几个方面：在碰撞过程中动力电池箱受到挤压时会发生爆炸、燃烧等危害乘员的安全隐患；高电压大电流对乘员会产生电伤害；电动汽车的质量比传统燃油车大很多，在碰撞过程中会对乘员产生更大的伤害。因此，电动汽车的碰撞安全性越来越引起社会的重视[2]。1.2电动汽车发展的国内外现状1.2.1国外电动汽车发展现状国外在一百多年前就己经幵始了对电动汽车的研究，最近十年，国外的电动汽车取得了突飞猛进的发展，主要表现在优化设计了电动汽车整车的总体布置、开发使用了新型材料、突破了关键部件和控制技术。为实现电动汽车的产业化发展，各国政府相继进行了电动汽车的发展战略部署。美国政府实施绿色新政，能源部提供资金

4、支持混合动力电动汽车、电动汽车及相关零部件的研发，计划在2015年推出100万辆混合动力电动汽车，汽车的燃油经济性提升到每加仑35.5英里[3]。日本低碳革命的核心内容是发展电动汽车，2020年，闩本至少推出38款混合动力汽车、17款纯电动汽车，实现1350万辆电动汽车的普及。2008年11月，德国政府也提出新能源汽车计划：未来十年普及100万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车。国家战略的发布实施，研发投入的急剧增加，政策支持力度的加大，对电动汽车产业发展起着重要的推动作用。日产汽车公司预计2012-2013年实现电动汽车的大规模上市，并已正式发布了电动汽车的量产车型。此外，宝马、丰田、

5、雷诺、三菱等汽车公司计划在2012年左右批量上市各自开发成功的小型纯电动轿车。德国、日本、美国、以色列、法国等国政府都陆续启动了电动汽车充电系统的建设项目，并出台了关于普及纯电动汽车的计划[1]。截至2011年，工信部的《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》已收录361种新能源车型，产权属于75家汽车生产企业。2011年，列入推荐目录的汽车共有12784辆，同比增长74.3%，其中商用车5722辆，乘用车7062辆。1.2.2国内电动汽车发展现状长期以来，我国政府在电动汽车的自主创新方面一直给予很大支持和鼓励。电动汽车在九五、十五、十一五期间相继被列为国家重大科技产业工程和国

6、家863计划。在电动汽车自主创新的过程中，始终坚持以政府支持为主，核心技术为重点的原则，确立了电动汽车的三纵和三横的研发布局，其中三纵为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车；三横为电机驱动系统、整车控制系统和动力蓄电池/燃料电池。通过产、学、研联合攻关，我国取得了电动汽车自主创新的重大进展[1'4-5]。电动汽车是未来竞争型产品的主流，各大汽车企业在战略上都高度重视，2012年北京国际车展上各大汽车厂商推出的电动汽车都己成功亮相。国内各大自主品牌如上汽、一汽、奇瑞、东风、比亚迪、长安等也都纷纷制定了电动汽车研发的规划。中国已在北京、上海等25个城市展开了电动汽车应用示范工

7、作，出台了政府支持鼓励的政策。据中国电力企业联合会预测，2015年电动汽车应用规模将达到50万辆，2020年有望达到500万辆。2汽车碰撞模拟计算有限元理论汽车碰撞是一个猛烈撞击的过程，在较短的时间内承受剧烈的碰撞冲击载荷，它是一种复杂的非线性动态响应过程。在这个过程中，涉及到多种非线性问题，如大转动、大位移所表现出来的几何非线性，各种材料大变形所引起的材料非线性以及复杂的碰撞接触非线性等。目前，汽车碰撞模拟计算的主要研究方法是动态非线性有限元