电动汽车电池仓结构轻量化优化设计
发布时间：2021-08-03 11:38
目前,能源安全和环境污染问题的双重压力迫使我国在内的世界上多个国家都在大力发展新能源汽车,汽车产业正经历一场新的变革。而作为电动汽车动力电池系统总成载体的电池仓,对产品的安全工作和防护起着至关重要的作用,关乎着整车的安全性。同时随着相关法规标准的制定,市场对动力电池系统的比能量要求愈发严格,因此对电池仓结构轻量化优化设计迫在眉睫。本文依托国家重点研发计划新能源汽车专项课题“全新架构电动汽车结构-材料-性能一体化多目标优化设计（2016YFB0101601）”,对某款电动汽车的电池仓进行轻量化优化设计,主要研究内容和结论如下:首先根据电池仓的设计要求和车架的硬点尺寸,参考对标车型先进的电池仓结构,在CATIA中建立电池仓三维实体模型,然后导入Hyper Mesh中,根据有限元建模原则,对其进行模型简化、几何清理、网格划分、质量检查等工作,最后得到电池仓的有限元模型。其次参考国内外相关文献,取电池仓在颠簸急转弯和颠簸急刹车两种极限工况进行静力学分析,对其静态特性进行分析和评价;再对其进行约束模态分析,得到其前六阶模态频率和振型,为之后的形貌优化设计提供指导作用;接着依据相关国标法规,对电池...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
010-2016年中国新能源汽车销量统计
其中VARI成型工艺原理如图1.7所示。铝合金电池仓的成型工艺主要有铝压铸和型材拼焊。图1.7 VARI成型工艺原理图铝合金压铸箱体的优点是一体化成型，不需要进行拼焊连接，零件数目少，密封性好，由大吨位的压铸机来完成。受压铸机的影响，箱体尺寸不能过大，而对于大尺寸的箱体，可以结合压铸和拼焊来得到。除了压铸之外，还可以采用挤压成型的铝型材拼焊而成。复合材料由于其各项异性与传统的金属材料在制造工艺上有着明显的区别，它是由纤维布根据性能需求逐层铺设而成，得到产品的形状，然后把已铺置成一定形状的叠层预浸料，在一定的温度、时间及压力等条件下固定形状。随着技术的发展，国内外一些企业开始尝试使用3D打印技术来制造碳纤维复合材料部件。虽然碳纤维3D打印技术还不太完善，成本高昂，但是如果3D打印技术能够与碳纤维完美结合
吉林大学硕士学位论文8图1.8 AFP 3D打印设备吉林大学汽车工程学院王登峰教授正带领轻量化团队致力于碳纤维复合材料的性能评价、成型工艺与零部件轻量化结构设计等应用基础的研究，探索多材料（包括碳纤维、铝合金、钢材等）电动汽车一体化多目标优化设计的方法。刘金良[30]通过实验和仿真对VARI成型工艺参数进行研究，对比不同流道设计结构、树脂注入方式、模具长度、分配介质的渗透率等来分析不同工艺参数对工艺成型的影响。1.3本文依托科研团队承担的国家重点研发计划新能源汽车专项课题“全新架构电动汽车结构-材料-性能一体化多目标优化设计（2016YFB0101601）”，对某电动汽车电池仓进行轻量化优化设计，研究内容如下：（1）电池仓有限元模型的建立根据电池仓的设计要求和车架的硬点尺寸，参考对标车型先进的电池仓结构，在CATIA中建立电池仓三维实体模型，然后根据有限元建模原则，对其进行模型简化、几何清理、网格划分、质量检查等，最后得到电池仓的有限元模型。（2）电池仓性能分析参照国内外相关文献对电池仓在颠簸急转弯和颠簸急刹车两种极限工况进行静力学分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]随机振动与冲击条件下电动车电池包结构响应分析[J]. 黄培鑫,兰凤崇,陈吉清. 汽车工程. 2017(09)
[2]某电动汽车电池包挤压仿真分析[J]. 冯富春,杨重科,李彦良,辛雨,高建保. 电源世界. 2017(04)
[3]电动汽车电池包箱体及内部结构碰撞变形与响应分析[J]. 兰凤崇,刘金,陈吉清,黄培鑫. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]碳纤维环氧树脂复合材料电池箱的轻量化研究[J]. 汪佳农,赵晓昱. 玻璃钢/复合材料. 2016(12)
[5]某车用电池箱随机振动仿真分析[J]. 韩锋钢,张思泉,林有淮,杨广魁,卢光华,蔡源欣. 机电技术. 2016(04)
[6]复合材料在电动车辆电池包中的应用及分析[J]. 毛占稳,李炜,刘宇强. 电源技术. 2016(05)
[7]纯电动客车标准电池箱体的开发与应用[J]. 李师,叶帅. 中国高新技术企业. 2015(16)
[8]车用动力电池碳纤维箱体的设计研究[J]. 张晓红,周锋,冯奇,何健. 上海汽车. 2014(09)
[9]我国城市环境污染的现状及防治措施研究[J]. 郭晓珂,史利涛. 科技与企业. 2014(08)
[10]基于HyperWorks的电动汽车车架有限元分析[J]. 尹安东,龚来智,王欢,徐俊波. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(01)
博士论文
[1]主动约束层阻尼结构多目标优化及自适应控制研究[D]. 张东东.重庆大学 2015
硕士论文
[1]电池包箱体的有限元分析和结构优化设计[D]. 李明秋.吉林大学 2017
[2]微型纯电动汽车电池包结构设计与碰撞安全性研究[D]. 郜效保.湖南大学 2016
[3]某纯电动汽车电池箱结构设计分析及优化[D]. 姜高松.湖南大学 2016
[4]新能源客车轻量化技术路径研究[D]. 牛妍妍.吉林大学 2016
[5]电动汽车快换动力电池箱结构优化及轻量化设计[D]. 汤贵庭.重庆交通大学 2016
[6]动力电池包冲击累积损伤研究[D]. 林久标.大连理工大学 2016
[7]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
[8]基于应力功率谱的结构振动疲劳寿命预测方法研究[D]. 袁毅.湖南大学 2014
[9]重型自卸车车箱优化设计[D]. 李直.太原理工大学 2013
[10]某型电动汽车电池包结构分析及改进设计[D]. 孙小卯.湖南大学 2013
本文编号：3319551
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
010-2016年中国新能源汽车销量统计
其中VARI成型工艺原理如图1.7所示。铝合金电池仓的成型工艺主要有铝压铸和型材拼焊。图1.7 VARI成型工艺原理图铝合金压铸箱体的优点是一体化成型，不需要进行拼焊连接，零件数目少，密封性好，由大吨位的压铸机来完成。受压铸机的影响，箱体尺寸不能过大，而对于大尺寸的箱体，可以结合压铸和拼焊来得到。除了压铸之外，还可以采用挤压成型的铝型材拼焊而成。复合材料由于其各项异性与传统的金属材料在制造工艺上有着明显的区别，它是由纤维布根据性能需求逐层铺设而成，得到产品的形状，然后把已铺置成一定形状的叠层预浸料，在一定的温度、时间及压力等条件下固定形状。随着技术的发展，国内外一些企业开始尝试使用3D打印技术来制造碳纤维复合材料部件。虽然碳纤维3D打印技术还不太完善，成本高昂，但是如果3D打印技术能够与碳纤维完美结合
吉林大学硕士学位论文8图1.8 AFP 3D打印设备吉林大学汽车工程学院王登峰教授正带领轻量化团队致力于碳纤维复合材料的性能评价、成型工艺与零部件轻量化结构设计等应用基础的研究，探索多材料（包括碳纤维、铝合金、钢材等）电动汽车一体化多目标优化设计的方法。刘金良[30]通过实验和仿真对VARI成型工艺参数进行研究，对比不同流道设计结构、树脂注入方式、模具长度、分配介质的渗透率等来分析不同工艺参数对工艺成型的影响。1.3本文依托科研团队承担的国家重点研发计划新能源汽车专项课题“全新架构电动汽车结构-材料-性能一体化多目标优化设计（2016YFB0101601）”，对某电动汽车电池仓进行轻量化优化设计，研究内容如下：（1）电池仓有限元模型的建立根据电池仓的设计要求和车架的硬点尺寸，参考对标车型先进的电池仓结构，在CATIA中建立电池仓三维实体模型，然后根据有限元建模原则，对其进行模型简化、几何清理、网格划分、质量检查等，最后得到电池仓的有限元模型。（2）电池仓性能分析参照国内外相关文献对电池仓在颠簸急转弯和颠簸急刹车两种极限工况进行静力学分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]随机振动与冲击条件下电动车电池包结构响应分析[J]. 黄培鑫,兰凤崇,陈吉清. 汽车工程. 2017(09)
[2]某电动汽车电池包挤压仿真分析[J]. 冯富春,杨重科,李彦良,辛雨,高建保. 电源世界. 2017(04)
[3]电动汽车电池包箱体及内部结构碰撞变形与响应分析[J]. 兰凤崇,刘金,陈吉清,黄培鑫. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]碳纤维环氧树脂复合材料电池箱的轻量化研究[J]. 汪佳农,赵晓昱. 玻璃钢/复合材料. 2016(12)
[5]某车用电池箱随机振动仿真分析[J]. 韩锋钢,张思泉,林有淮,杨广魁,卢光华,蔡源欣. 机电技术. 2016(04)
[6]复合材料在电动车辆电池包中的应用及分析[J]. 毛占稳,李炜,刘宇强. 电源技术. 2016(05)
[7]纯电动客车标准电池箱体的开发与应用[J]. 李师,叶帅. 中国高新技术企业. 2015(16)
[8]车用动力电池碳纤维箱体的设计研究[J]. 张晓红,周锋,冯奇,何健. 上海汽车. 2014(09)
[9]我国城市环境污染的现状及防治措施研究[J]. 郭晓珂,史利涛. 科技与企业. 2014(08)
[10]基于HyperWorks的电动汽车车架有限元分析[J]. 尹安东,龚来智,王欢,徐俊波. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(01)
博士论文
[1]主动约束层阻尼结构多目标优化及自适应控制研究[D]. 张东东.重庆大学 2015
硕士论文
[1]电池包箱体的有限元分析和结构优化设计[D]. 李明秋.吉林大学 2017
[2]微型纯电动汽车电池包结构设计与碰撞安全性研究[D]. 郜效保.湖南大学 2016
[3]某纯电动汽车电池箱结构设计分析及优化[D]. 姜高松.湖南大学 2016
[4]新能源客车轻量化技术路径研究[D]. 牛妍妍.吉林大学 2016
[5]电动汽车快换动力电池箱结构优化及轻量化设计[D]. 汤贵庭.重庆交通大学 2016
[6]动力电池包冲击累积损伤研究[D]. 林久标.大连理工大学 2016
[7]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
[8]基于应力功率谱的结构振动疲劳寿命预测方法研究[D]. 袁毅.湖南大学 2014
[9]重型自卸车车箱优化设计[D]. 李直.太原理工大学 2013
[10]某型电动汽车电池包结构分析及改进设计[D]. 孙小卯.湖南大学 2013
本文编号：3319551
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