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浅析电动汽车车身轻量化设计

2021-02-23李培培武帅磊苏恒

科教创新与实践 2021年46期
关键词:车身电动汽车

李培培 武帅磊 苏恒

摘要:轻型技术是减少废气排放的一种技术手段,轻型汽车定量能有效降低汽车质量,节约能源,减少废气排放,同时保证汽车的整体性能。据相关资料显示,国外私家车和商家车平均质量每10年轻型下降10%,今后备胎质量将继续下降20%,而中国私家车和商家车备胎质量研究较少在国家政策的支持下,电动汽车的动态发展,以及通过小型技术促进电动汽车的协同发展,是电动汽车发展的未来趋势之一。本文分析了电动汽车车身的轻量化设计,供参考。

关键词:电动汽车;车身;轻量化设计

引言

纯电动汽车动力和电池动力的强大组合在开发新能源方面发挥了关键作用,使自主距离成为新能源汽车的关键节点,但这方面的主要障碍是,这可能增加新能源汽车的总重量对于纯蒸汽和电动车辆,各种车身型号的轻便和重量不仅可以有效减少车辆的能耗和严重的环境污染,而且还可以大大提高纯蒸汽和电动车辆的自主性和里程。

1电动汽车轻量化设计的重要意义

目前,中国汽车工业将电动汽车视为当前发展的前景,充分利用新能源,缓解汽车数量增加造成的严重环境污染问题,从根本上确保本地区的可持续发展。到目前为止,国内电动汽车生产还没有积累丰富的经验,在提高电动汽车的性能、自主性和能耗方面还有很大的馀地。在此基础上,汽车轻便可提高汽车的舒适性、旋转响应性、操纵稳定性和安全性,节约材料,降低制造成本。具体来说,电动汽车重量轻,汽车驱动马达产生较高的加速度,同时减少汽车惯性,减少制动距离,从而有效提高电动汽车的自主性。经验表明,虽然纯电动汽车的总重量可以减少10%,但平均行驶里程将增加5 %至8 %,汽车准备质量所需功耗将减少约7.5%。在电动汽车实际运行过程中,减少车身结构重量可以减少车辆负荷量,延长车辆负荷系统的运行寿命。由于电动汽车的内电池和附加装置可能会增加车身结构的整体重量,因此有必要通过控制车身的整体重量来轻设计车身结构,以保护电动汽车的运行效果。

2电动汽车车身轻量化结构设计关键技术

轻型材料设计主要使用强度较高的材料,例如钢、合金材料、非金属材料等。以将其转换为滑块结构,从而更好地实现滑块的轻量设计目标。车辆的外层可以朝向非金属材料。目前使用的轻型汽车材料不符合电动汽车的轻型、安全和自主性的要求,因此需要重点开发新的轻型汽车材料。由于研究和开发新的车身材料需要强有力的技术支持和较长的试验周期,还需要在轻型汽车结构设计过程中进行材料降解、材料组成和虚拟实验等工作。其中,材料降解主要是利用先进的精密技术,确保材料的初步优势,通过物理或化学手段改变不利于车辆车身轻度改造的性能,并确保车辆车身结构材料能够达到最佳的参数组合。材料负荷主要是按一定比例对几种材料进行检查和处理,以确保材料的全部优点得到充分利用,提高车体结构的强度和性能,前提是实现电动车身结构的轻量化设计目标。此外,在为汽车车身结构开发新材料时,有关研究部门还可以利用先进的虚拟计算机技术建立材料性能的动态模型,并从根本上减少车辆测试的发展难度。

3电动汽车车身轻量化的设计方案

3.1钢板冲压的焊接车身,配外观装饰件的车身结构

为了显着提高小型车辆的自主性,并使车辆内部的重量略有减轻,可以考虑取消之前对冲压板零件的修改。基本设计方案:根据车的形状和尺寸,顶罩、侧缘和后门部分應拆下面纱,外观室内装饰件应直接安装在车体整体形状的内板或车体加强板结构上。为了保持整个车辆结构的牢固性和安全带的良好运转,以及现场安装能够提供外部和装饰部件的支架,可以在车辆结构和现场安装的支架上添加外部部件和装饰部件。

3.2敏感度分析

敏感度分析研究对模型中的参数所做的更改对与整个模型相关的性能更改的敏感度。当设计变量很多时,可以估计最有利于优化结构的结构参数。根据有限元分析的结果,汽车车身上的40个钣金零件作为可选的优化设计变量进行过滤,其中对称钣金零件是部件。将钣金零件的厚度用作设计变量,将汽车车身的静态扭转刚度和一流的扭转模态频率约束为汽车车身最小质量的优化目标,解决与平板厚度和质量相关的静态扭转刚度和一流扭转刚度灵敏度。

3.3实施新程序

为了设计易于量化的电动汽车车身,需要采用新的方法,例如通过挤压冷态金属过渡接头或钢质铆钉来拉伸铝,这样在连接和成型多种材料时可以稍微优化车身。

3.4优化的车身设计

当整车整体设计完成,且在测量和评价后达到指标时,需要对车体进行灵敏度分析,调整不符合灵敏度的零件,采用轻型迭代计算方法测量碰撞安全性能、NVH性能和硬度性能 选择更适合车辆车身的材料,全面提高车辆灵敏度,满足车辆轻微需求。

3.5纯电动汽车轻量化设计效果

根据安装和设计方案,只要能够安装整个设计车辆,预计重量比每辆原车的总安装重量减少约12公斤,预计重量减少约6.67%。实际上,在整个车辆的安装设计中,如果需要将整个车辆整体的重量考虑在内,则可以预期重量至少减少5%,因为设计的增加、车辆零件的增加和轻型车辆的设计都是在所设想的范围内进行的 这将对正在开发的轻型汽体和设计轻型汽体的整体内部结构具有重大的科学和技术意义,该结构包括各种新的金属和非金属外壳和涂层。

结束语

随着社会经济的发展,国内的汽车保有量急剧增加。为了减少汽车尾气的排放,减少污染,电动汽车的使用也越来越被普及。随之而来就是对电动汽车深入研究,本文为电动汽车车身轻量化提出一些实际的建议,以某车型为例确定了具体的轻量化策略,最后为电动汽车车身的轻量化找到几个突破口,为国内电动车的发展助力。

参考文献:

[1]王骞,刘军,张亚军,谢书港.基于侧面碰撞安全性的电动汽车车身结构件轻量化设计[J].汽车技术,2018(02):44-50.

[2]周飞,李旭.电动汽车车身骨架设计及分析综述[J].物流工程与管理,2017,38(05):247-249.

[3]单承标.电动汽车车身轻量化设计[J].时代汽车,2017(Z1):67.

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