一种动力电池箱结构设计优化

作     者：孙昱晗 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：叶南海;叶青山

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：动力电池箱 有限元分析 形貌优化 尺寸优化 

摘      要：随着能源短缺和环境污染的问题日益突出,电动汽车的研发投入日益加大。发展电动汽车,是推动汽车产业可持续发展的重要途径。动力电池系统作为电动汽车动力来源,其设计的好坏直接影响了整车的性能。电池箱体是动力电池的载体,在电芯安全保护上有重要意义,因此对动力电池箱的研究具有重要的意义。本文以某款纯电动汽车电池箱为研究对象,进行了以下几个方面的研究工作:(1)首先对电池箱进行结构设计。从给定车型要求出发,确定电池系统参数,确定电池成组方式;参照国内电池箱相关设计规范,根据模组布置方式以及推荐标准确定电池箱的尺寸,设计模组安装方式;考虑车身结构以及电池安装和固定,设计电池箱与车身连接方式,初步完成电池箱结构设计。(2)然后利用有限元分析方法对动力电池箱静、动态特性进行分析。根据需求简化模型,建立有限元模型,计算电池箱的前10阶模态,判断其模态振型是否在激振频率的范围之内,是否可能发生共振;静力学方面分析电池箱在两种典型组合工况,即颠簸路面急转向和颠簸路面紧急制动工况下结构的应力、变形情况,对结果的合理性进行评价;通过电池箱定频仿真分析来评价电池箱的疲劳寿命特性,判断电池箱是否可以经受住定频振动导致的疲劳破坏。(3)最后对电池箱进行形貌优化和尺寸优化设计。针对模态分析结果对电池箱上箱体进行形貌优化;针对下箱体及底部支撑横纵梁,以各零件的10个厚度为优化变量,以轻量化为优化目标进行尺寸优化。对优化的结果重新建立有限元模型进行静、动态特性验证,证明优化有效性。本文将冲压箱体作为设计研究对象,进行了结构设计、有限元仿真以及结构优化等工作,设计出一款较为轻便、结构可靠的电池箱,具有一定的工程应用价值。