上海汽车纯电动汽车轻量化设计

上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.上海汽车纯电动汽车轻量化设计Light-WeightDesignOfSAICMiniElectricVehicle上海汽车集团股份有限公司技术中心2011.11.10主要内容Content项目介绍Introduction纯电动汽车开发要求EVDesignRequirements上汽纯电动汽车轻量化SAICMotorLightWeightDesign总结Summary上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.项目简介ProjectDescription纯电动车（插电，无内燃机）Pureelectricvehicles(plug-in).2012年10月SOPSOPdate:October,2012.两门四座Hatchback,2-door4-seat,under-floorpowerbattery.整备质量Curbweight1090kg.安全目标Safetytarget:C-NCAP4star.NVH目标NVH(BIWstiffness)target:37Htz1stmode.耐久目标DurabilityTarget:160Kkm.安全配置Safetyfeatures:frontairbags,collapse-ablecolumn,pre-tensionseatbelts,aseatbeltreminder,pedestrianprotectionbody.上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.SAICMIEVLength(mm)33483450Width(mm)15041600Height(mm)15251400Axle-base23052550Wheelbase1315/12801405/1405TireDimen.175/60R13175/45R16乘坐人数44CarSAICMIEVKerbWeight(kg)10001080DriveTypefrontrearMotorPower(kw)4547Motortorque(Nm)120180MotorMaximumSpeed（l/min)105008000BatteryCapacity(kw/h)1716BatteryVoltage（V）320330DrivingRange(km)160160MaximumSpeed1261300-50km/h(s)＜50-100km/h(s)＜17动力电池238kg使重心降低，同时需要牢固的安装支架Thebatteryrequiressolidmounting.电动机虽然体积较小，但PEB、PDU体积很大Motorissmaller,PEB,PDUarelarge.Frontcabinspaceistight,PEBandPDUarrangedinfrontofthecabinonthemotorandgearbox.由于电动机和内燃机原理丌同，电动机丌能方便地带动各种联动齿轮，所以空调压缩机是以单独的部件出现在前舱。同样由于空间紧张，真空助力泵安装在纵梁外侧，真空罐安装在纵梁下部，影响纵梁压溃Becausetheelectricmotorandinternalcombustionengineworksdifferently,themotorcaneasilydriveavarietyoflinkagegear,sotheairconditioningcompressorisaseparateunitinfrontofthecabin.电动车开发要求SpecialRequirementsofMiniEV上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.电动车开发要求SpecialRequirementsofMiniEV动力蓄电池要求GB/T18384-2001电动汽车安全要求GB/T17951-2005混合动力电动汽车安全要求车载储能装置碰撞的特殊要求乘员保护–安装在乘员舱外的电池块丌能穿入乘员舱(支架连接丌失效，电池块位移丌超过10mm）–安装在乘员舱内的电池块，任何移动应确保乘员安全(丌不后排座椅接触)–电解液溢出丌得超过5L(丌不后排座椅接触)–丌能有电解液进入乘员舱(电池块丌受外部挤压)–丌能爆炸、着火第三方保护–动力电池及其部件丌能从车上甩出(支架连接丌失效)防止造成动力电路的短路试验后，绝缘电阻满足要求碰撞安全要求优良的结构是轻量化设计的前提和基础Optimizedstructureisthebaseforlightweightdesign.结构耐撞性设计要求Structuralcrashworthinessdesignrequirements:EP11_Door_Beam_Safety_Requirement;EP11_Styling_Requirment_For_GB17354;EP11_Crush_Space_Guideline_Safety_Requirment;EP11_Engine_Mount_Failure_Requirement;EP11_FRT_Bumper_Height_safety_Requirment;上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.电动车开发要求SpecialRequirementsofMiniEV重量目标WeightTarget汽车的能量消耗不汽车自身总质量成正比Vehicleenergyconsumptionisproportionaltothetotalmass.续航里程就是电动车的生命Drivingrangeisthekey.整备质量必须控制在Thecurbweighttobelessthan1090kg.动力蓄电池重量为Weightofbatteryisset240kg.上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.前舱碰撞可变性空间340mm；驾驶员乘员脚部侵入量小于60mm；Thecrushspace340mm;driverfootintrusion60mm;全宽正碰峰值加速度小于40g；一阶加速度丌小于15g，二阶加速度小于30g；TheFFBpeakacceleration40g;first-averagepeak15g,thesecondpeak30g;偏置正碰峰值加速度小于40g.FDBpeakacceleration40g.上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.结构耐撞性设计目标StructuralCrashworthinessDesignTargets上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.9基础模型轻量化途径结构优化设计高强钢应用复合材料先进制造工艺应用轻量化目标整车质量小于1090Kg轻量化设计方法DesignApproach上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.ZONE1ZONE2ZONE3HighSpeedEnergyAbsorption高速能量吸收CabinZone乘员舱保护区域LowSpeedEnergyAbsorption低速能量吸收结构优化设计StructuralOptimalDesign结构耐撞性StructuralCrashworthiness满足全宽正碰、偏置正碰、侧面碰撞、尾部碰撞、侧面撞柱、RCAR等结构耐撞性要求及轻量化设计。thetargetsfortheFFB,ODB,sideandrearimpactareachieved.上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.11223122结构耐撞性设计其实质就是载荷路径设计和吸能管理。前轮驱动电动微型车没有排气系统和传动系统，所以没有中央通道。Loadpathintheeventofcrashissystematicallydesignedtomaximizethestructuralcrashworthiness.TheFront-wheeldriveelectricmini-cardoesnothavethecentralchannel.正面碰撞共有3条载荷路径：Totalofthreeloadpathsforfrontalimpactaredesigned:①吸能盒—纵梁—纵梁延伸梁；Crashcan-longitudinalrail-extendingsupportbeams;②上纵梁（Shotgun）—A柱—车顶梁；Shotgun-Apost-roofbeam;③副车架/车轮—A柱下。Sub-frame/Wheel-Apostunder.侧面碰撞共有2条路径：Thereare2pathsforthesideimpact:①B柱—顶棚—地板梁B-pillar-ceiling-floorbeam;②车门防撞梁—A柱—B柱Doorcrashbeam-A-Bpost.上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.结构优化设计-载荷路径规划LoadPathPlan优化设计的纵梁界面形状和压溃模式使纵梁高效率地吸能Optimizethesectionshapeandcrushingmodetomakethelongitudinalrailsefficientinenergyabsorption.高效率的纵梁有轻量化空间high-efficiencylongitudinalrailsmakelightweightdesignpossible.优化后两侧纵梁共吸能42KJ.Theoptimizedrailscanabsorb42KJenergyintheeventoffrontalcrash.上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.结构优化设计纵梁-A柱/纵梁延伸路径的完善。A柱下外板采用了热成型工艺支撑纵梁载荷，实现轻薄减重。纵梁-A柱传力构件采用DP780高强度材料。纵梁延伸件采用热成型工艺；Apostouterplateuseshot-formingultra-highstrengthsteeltoachievelightweight.Apost-longitudinalrailusedDP780high-strengthsteelandtherailextensionuseshot-formingsteel;Shotgun-A柱上路径完善。A柱上外板采用了DP780高强度材料；Ensureshotgun-Apillarpath.ApillarouterpanelusesDP780high-strengthsteel;B柱-顶棚/地板横梁路径的完善。B柱采用了热成型工艺，实现轻薄减重；EnsuretheB-pillar-roof/floorbeamspath.B-pillarmoldingprocessusinghot-formingultra-highstrengthsteeltoachievelightweight.上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.热成型钢板应用结构优化过程StructuralOptimization上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.15Baseline灵敏度大于5％灵敏度介于3％－5％灵敏度介于1％－3％刚度/模态灵敏度分析刚度/模态灵敏度较低的