[发明专利]一种电动汽车门槛基于侧柱碰工况的分析优化方法及其门槛

说明书

本发明提供了一种电动汽车门槛基于侧柱碰工况的分析优化方法及其门槛，属于机械技术领域。它解决了现有的门槛无法同时满足侧柱碰撞性能和轻量化要求的问题。本方法包括以下步骤：a、限定门槛基础截面结构中横向筋条和竖向筋条的位置以及厚度参数，形成基础门槛结构，建立汽车基础碰撞模型；b、设定约束条件为侧柱碰工况，且门槛Y向变形量小于基础门槛结构Y向的宽度尺寸，对侧柱碰工况下基础门槛结构的关键侵入量进行规律分析，c、建立近似模型，根据分析的结果对近似模型的各横向筋条和竖向筋条的厚度尺寸进行优化。本门槛采用上述方法优化形成，不仅降低了门槛的整体重量，同时也提升了门槛结构的侧柱碰耐撞性能。

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及电动汽车门槛基于侧柱碰工况的分析优化方法及其门槛。

背景技术

随着社会的发展，为适应能源多元化和环保方面的要求，汽车电动化是当前发展的主流方向。在电动车开发中存在一些特点，如由于续航里程要求，电池包重量相对较重，导致整车重量明显增加；同时，因电池安全性问题，对碰撞法规提出更高要求。因为在受外物撞击时，电池有可能发生起火、爆炸、释放有毒有害气体、电弧等情况。在这样的情况下动力电池系统自身的电气相关安全性能防护措施显得尤为必要且重要。电动汽车的先天不足，除了动力电池框架的抗撞性的进一步提升外，更需要强调车身防撞性，对车身材料的要求更高。目前来看，提高电动汽车安全性的方法除了对电池组加强保护之外，短期内很难有实质性的技术出现，因为，即使是在碰撞发生瞬间将电路系统都自动切断，电池组本身也会在外力挤压的情况下发生起火燃烧，甚至爆炸的现象。而车身门槛总成是电动汽车侧面碰撞的首要防撞结构，也是最重要的电动汽车侧面碰撞防护结构。

现有的车身门槛中，由于外轮廓简单、规则，且挤压铝合金工艺可根据性能需求设计出各种各样理想的截面，因此，挤压铝合金门槛在电动汽车上得到了广泛的应用。

现有的电动汽车的门槛结构的截面为包括多个横向筋条和竖向筋条合围形成的多个口字型腔状结构。如中国专利申请(申请号：201520014957.1)公开了一种电动汽车门槛结构，包括呈腔体结构的门槛横梁，所述的门槛横梁的横截面呈台阶状，且门槛横梁的腔体内设置有多道加强隔板，所述的门槛横梁上下端均设置有外鳍板。为了实现轻量化生产，现有的如上述的门槛结构均做的较薄，从而导致现有的门槛结构的强度均较弱，而在车辆侧面碰撞过程中，特别是侧面柱碰中，车身门槛总成的抗撞性能，尤其是撞击位置的抗撞性能，直接决定动力电池包受撞程度，即门槛总成抗撞性与动力电池系统的安全性密切相关，现有的如上述的门槛结构均无法满足动力电池系统在侧面碰撞工况下的安全性能要求。

而为了提高门槛结构侧面碰撞的防撞性能，本领域采用的常规方法主要有以下几种设计思路：1、在门槛结构内设置加强结构，而由于门槛本身的截面结构就较为复杂，从而导致加强结构的设置较为困难，不易制作，成本也较高。2、提升门槛结构的整体料厚，成本较高，也不符合轻量化生产。3、研发质量轻、强度高的新型材料，将整个门槛结构采用新型材料制成，研发和制作成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电动汽车门槛基于侧柱碰工况的分析优化方法及其门槛，本发明所要解决的技术问题是：如何提高门槛的侧柱碰性能的同时保证轻量化。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电动汽车门槛基于侧柱碰工况的分析优化方法，本方法包括以下步骤：

a、基础模型的建立：确定门槛基础截面结构，并限定门槛基础截面结构中横向筋条和竖向筋条的位置以及横向筋条和竖向筋条的厚度参数，形成基础门槛结构，然后再建立汽车基础碰撞模型；

b、分析计算：设定约束条件为侧柱碰工况，且门槛Y向变形量小于汽车基础碰撞模型中基础门槛结构Y向的宽度尺寸，通过软件对侧柱碰工况下基础门槛结构的关键侵入量进行规律分析；

c、结构优化：建立基础门槛结构的近似模型，根据分析的结果对近似模型的各横向筋条和竖向筋条的厚度尺寸进行减薄或增厚优化。