恒压紧力模组箱体设计研究

发布时间：2017-10-13 22:25

  本文关键词：恒压紧力模组箱体设计研究

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【摘要】：随着电动汽车的快速发展,车用动力电池安全和性能问题越来越受到人们的关注。锂电池充放电过程中,由于其自身的化学反应等原因会引发锂电池的膨胀和收缩,而现有的电池模组产品中,并没有考虑这个问题,由此会产生安全隐患。同时现有大多数模组采用粘胶电池成组的方式,不利于电池的回收再利用。为此,开发一种恒压紧力的模组箱体,使电池在膨胀和收缩中始终受到理想的2-5kN恒定压紧力,其装配方法可使电池能拆卸回收,并满足国家标准对其结构在机械冲击和随机振动下的强度要求,对模组的安全、工作性能和资源循环利用是很有意义的。首先,为了解决现有的某型号模组箱体不能适应电池膨胀的问题,通过对模组压紧机构工作特性的分析及常见变刚度弹簧和机构的研究,在模组箱体内部设计了一种结构紧凑的恒压紧力机构。基于ABAQUS接触分析,计算了电池组的总膨胀量及恒压紧力机构的性能曲线。结果表明,恒压紧力模组箱体能为电池提供2-5kN理想的压紧力。新的模组结构简单,且电池可再拆卸回收。其次,基于HyperMesh建立模组结构的有限元模型,采用LS_DYNA重启动技术实现模型在多次冲击载荷作用下塑性应变状态参量的传递,得到三次累积冲击载荷作用下模型的应变和应力云图,根据Johnson_Cook失效模型计算了模型的最大损伤为0.11,结构强度满足安全测试工况的要求。最后,分析了模组结构在随机振动载荷作用下的计算工况,基于ABAQUS/FE-safe有限元软件,分别计算得到模组结构在X、Y和Z三个方向随机振动载荷作用下的疲劳寿命云图,确定了角钢与端盖连接处的单元是疲劳破坏最危险的地方,其三个方向的总寿命损伤为0.56,结构强度满足安全测试工况的要求。本文首次在模组结构设计中解决了锂电池膨胀、收缩问题,所开发的恒压紧力模组箱体可为类似的动力电池系统结构设计和分析提供借鉴和参考。
【关键词】：模组 变刚度 冲击 振动疲劳 LS—DYNA FE—safe
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 新能源汽车9-10
• 1.1.2 动力电池10-11
• 1.2 动力电池模组结构发展现状11-14
• 1.3 问题提出及研究意义14
• 1.4 课题研究内容及技术路线14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 恒压紧力模组箱体16-32
• 2.1 传统模组箱体受力分析16-18
• 2.2 常见变刚度弹簧及机构18-23
• 2.2.1 变刚度弹簧18-21
• 2.2.2 变刚度机构21-23
• 2.3 模组恒压紧力机构设计23-29
• 2.3.1 机构原理23-25
• 2.3.2 机构方案25
• 2.3.3 电池组膨胀量25-27
• 2.3.4 机构工作特性仿真27-29
• 2.4 恒压紧力模组箱体设计29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 模组机械冲击分析32-43
• 3.1 结构损伤评估准则32-33
• 3.2 仿真软件33-34
• 3.2.1 HyperWorks33
• 3.2.2 LS-DYNA33-34
• 3.3 有限元模型34-37
• 3.3.1 计算工况分析34
• 3.3.2 建模及边界条件34-36
• 3.3.3 材料机械性能36-37
• 3.4 多次冲击分析设置37-38
• 3.5 结果分析38-41
• 3.6 本章小结41-43
• 4 模组振动疲劳分析43-60
• 4.1 疲劳分析的理论和方法43-48
• 4.1.1 材料疲劳的S-N曲线43-46
• 4.1.2 疲劳损伤累积理论46-47
• 4.1.3 振动疲劳分析方法47-48
• 4.2 有限元模型48-53
• 4.2.1 计算工况分析48-49
• 4.2.2 建模及边界条件49-53
• 4.3 材料机械性能53-54
• 4.4 振动疲劳分析54-56
• 4.4.1 模态分析54
• 4.4.2 随机振动分析54-55
• 4.4.3 疲劳分析55-56
• 4.5 结果分析56-58
• 4.6 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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中国硕士学位论文全文数据库 前7条

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7 陈兴强;接触线疲劳破坏理论分析[D];西南交通大学;2009年

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本文编号：1027417