基于精密铸造技术的电动汽车电池包结构轻量化研究
发布时间：2021-06-11 19:57
汽车轻量化是实现汽车产品节能减排和增加电动汽车续航里程的关键技术,也是产业界重点研究的方向。电池包作为电动汽车电池组的承载部件,是保障动力电池组能量系统稳定性、安全性和可靠性的关键部件。本文研究了熔模精密铸造铝合金技术在电池包设计中的应用,从电池包的使用材料、制造工艺以及仿真分析三个方面对其结构进行轻量化优化设计研究。首先参照原车型电池包结构的布置形式,依据熔模精密铸造铝合金铸件设计原则,对电池包结构进行一体化设计。选择ZL201A作为电池包的铸造材料,利用ProCAST设计电池包铸件的浇注系统和工艺参数。对电池包的铸造过程进行模拟仿真,得到电池包铸件浇注和凝固过程的可视化结果,并对铸造过程及结果进行可行性分析。结果表明:电池包铸件缩松缩孔率较低,浇注系统设计满足铸造要求,电池包结构设计合理。其次依据电池包实体结构模型建立CAE仿真模型,针对电池包在实车中的载荷工况,运用Hypermesh对电池包结构进行静、动态性能分析。由分析结果可知,其静态最大应力远小于材料的屈服强度,说明强度过剩需要做近一步的优化。将电池包的模态仿真与试验结果进行对比分析,其低阶模态频率满足避开路面激励频率的要求...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球主要国家新能源乘用车保有量演变Fig1.1Theevolutionofnewenergypassengercarownershipinmajorcountriesaroundtheworld
提高能源利用率，是解决新能源汽车续航里程过短的重要手段之一，越来越受到人们的重视。轻量化对增加续航里程效果显著，对新能源汽车而言，汽车总重量每降低 9%，能量消耗减少 5%，续航里程提高 5%[15]。因此，新能源汽车轻量化研究对提高其续航里程和广泛推广意义重大。电池包通过形成封闭的空间，来保证电池组免受外界的干扰，为其提供可靠、安全、稳定的工作空间。各汽车生产企业根据自己车型的布置情况，设计研发电池包的形状，以满足性能要求。图 1.2为几种常见的电池包及其内部结构。(a) Model 3 电池包 (b) 奥迪 e-tron 电池包
图 2.1 电池包上盖Fig 2.1 The battery pack cover壳体设计：电池包下壳体是动力电池的承载部件，。利用熔模精密铸造技术对电池包下壳体进行一体艺大大简化。利用熔模铸造可以将复杂结构一体化下壳体合理的布置加强筋，提高电池包的强度、壳体设计如图 2.2 所示。电池包下壳体内部应设有时电池组不会发生窜动，同时避免车辆发生碰撞时。电池保持架设计如图 2.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车轻量化研究[J]. 周伟,苏世荣,储胜林,梁媛媛,王浩. 汽车工程师. 2019(01)
[2]汽车轻量化研究进展[J]. 林荣会,宋晓飞. 青岛理工大学学报. 2018(06)
[3]铝合金材料的应用与开发潜力[J]. 徐默雷. 当代化工研究. 2018(10)
[4]纯电动汽车碳纤维复合材料电池箱体的铺层设计研究[J]. 段端祥,赵晓昱. 玻璃钢/复合材料. 2018(06)
[5]车用电池包结构动力学建模及分析方法研究[J]. 兰凤崇,黄培鑫,陈吉清,刘金. 机械工程学报. 2018(08)
[6]汽车轻量化技术:铝/镁合金及其成型技术发展动态[J]. 付彭怀,彭立明,丁文江. 中国工程科学. 2018(01)
[7]“十三五”国家战略性新兴产业发展规划（全文）[J]. 中国战略新兴产业. 2017(01)
[8]区间多目标优化非支配排序云模型算法[J]. 陈志旺,黄兴旺,陈志兴,赵子铮,黄丽芳. 计算机工程与应用. 2017(22)
[9]电动汽车电池箱结构随机振动疲劳分析[J]. 王文伟,程雨婷,姜卫远,刘志山. 汽车工程学报. 2016(01)
[10]汽车车身结构安全部件材料匹配优化设计[J]. 伍素珍,郑刚,李光耀,田轩屹,刘胜. 锻压技术. 2015(11)
硕士论文
[1]电动汽车动力电池箱有限元分析及结构优化[D]. 冷晓伟.青岛大学 2018
[2]电动汽车电池仓结构轻量化优化设计[D]. 朱新春.吉林大学 2018
[3]真空压铸铝合金副车架铸造工艺仿真与疲劳寿命研究[D]. 雷衡兵.湖南大学 2017
[4]CGFRP电池包结构分析与抗冲击性能研究[D]. 邢杨.湖南大学 2017
[5]某牵引车车架的随机振动疲劳寿命预估[D]. 韦恩祥.重庆大学 2017
[6]随机激励下电动汽车动力电池包结构疲劳性能研究[D]. 陈琪.华南理工大学 2017
[7]快递物流车车架轻量化设计开发[D]. 周友明.湖南大学 2016
[8]新能源客车轻量化技术路径研究[D]. 牛妍妍.吉林大学 2016
[9]电动汽车动力电池箱结构稳健优化设计[D]. 王露.北京理工大学 2016
[10]新能源汽车生命周期评价及发展模式研究[D]. 于淼.北方工业大学 2015
本文编号：3225183
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球主要国家新能源乘用车保有量演变Fig1.1Theevolutionofnewenergypassengercarownershipinmajorcountriesaroundtheworld
提高能源利用率，是解决新能源汽车续航里程过短的重要手段之一，越来越受到人们的重视。轻量化对增加续航里程效果显著，对新能源汽车而言，汽车总重量每降低 9%，能量消耗减少 5%，续航里程提高 5%[15]。因此，新能源汽车轻量化研究对提高其续航里程和广泛推广意义重大。电池包通过形成封闭的空间，来保证电池组免受外界的干扰，为其提供可靠、安全、稳定的工作空间。各汽车生产企业根据自己车型的布置情况，设计研发电池包的形状，以满足性能要求。图 1.2为几种常见的电池包及其内部结构。(a) Model 3 电池包 (b) 奥迪 e-tron 电池包
图 2.1 电池包上盖Fig 2.1 The battery pack cover壳体设计：电池包下壳体是动力电池的承载部件，。利用熔模精密铸造技术对电池包下壳体进行一体艺大大简化。利用熔模铸造可以将复杂结构一体化下壳体合理的布置加强筋，提高电池包的强度、壳体设计如图 2.2 所示。电池包下壳体内部应设有时电池组不会发生窜动，同时避免车辆发生碰撞时。电池保持架设计如图 2.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车轻量化研究[J]. 周伟,苏世荣,储胜林,梁媛媛,王浩. 汽车工程师. 2019(01)
[2]汽车轻量化研究进展[J]. 林荣会,宋晓飞. 青岛理工大学学报. 2018(06)
[3]铝合金材料的应用与开发潜力[J]. 徐默雷. 当代化工研究. 2018(10)
[4]纯电动汽车碳纤维复合材料电池箱体的铺层设计研究[J]. 段端祥,赵晓昱. 玻璃钢/复合材料. 2018(06)
[5]车用电池包结构动力学建模及分析方法研究[J]. 兰凤崇,黄培鑫,陈吉清,刘金. 机械工程学报. 2018(08)
[6]汽车轻量化技术:铝/镁合金及其成型技术发展动态[J]. 付彭怀,彭立明,丁文江. 中国工程科学. 2018(01)
[7]“十三五”国家战略性新兴产业发展规划（全文）[J]. 中国战略新兴产业. 2017(01)
[8]区间多目标优化非支配排序云模型算法[J]. 陈志旺,黄兴旺,陈志兴,赵子铮,黄丽芳. 计算机工程与应用. 2017(22)
[9]电动汽车电池箱结构随机振动疲劳分析[J]. 王文伟,程雨婷,姜卫远,刘志山. 汽车工程学报. 2016(01)
[10]汽车车身结构安全部件材料匹配优化设计[J]. 伍素珍,郑刚,李光耀,田轩屹,刘胜. 锻压技术. 2015(11)
硕士论文
[1]电动汽车动力电池箱有限元分析及结构优化[D]. 冷晓伟.青岛大学 2018
[2]电动汽车电池仓结构轻量化优化设计[D]. 朱新春.吉林大学 2018
[3]真空压铸铝合金副车架铸造工艺仿真与疲劳寿命研究[D]. 雷衡兵.湖南大学 2017
[4]CGFRP电池包结构分析与抗冲击性能研究[D]. 邢杨.湖南大学 2017
[5]某牵引车车架的随机振动疲劳寿命预估[D]. 韦恩祥.重庆大学 2017
[6]随机激励下电动汽车动力电池包结构疲劳性能研究[D]. 陈琪.华南理工大学 2017
[7]快递物流车车架轻量化设计开发[D]. 周友明.湖南大学 2016
[8]新能源客车轻量化技术路径研究[D]. 牛妍妍.吉林大学 2016
[9]电动汽车动力电池箱结构稳健优化设计[D]. 王露.北京理工大学 2016
[10]新能源汽车生命周期评价及发展模式研究[D]. 于淼.北方工业大学 2015
本文编号：3225183
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