电动汽车电池箱结构设计分析开题报告 - 图文

开 题 报 告

1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 1.1背景 随着汽车的出现已经有100多年的历史了，经历了从欧洲的手工生产到美国的自动化生产，到日本的精益生产三个阶段。[1]它促进了经济的发展，改善了人们的生活，但是汽车到今天的发展，也带来了很严重的问题，即能源，环保和安全三大问题，这是可持续交通的三大挑战，也是21世纪汽车革命的方向。就在世界各国努力研发安全、洁净、环保的汽车时，人们把目光再次投向了电动汽车身上。[2] 我国政府非常重视对电动汽车的发展，在九五、十五期间、国家投入了大量人力，物力对电动汽车进行研发，[3]电动汽车被列入863重点项目，十五重大公关项目。各省及汽车生产企业也在积极的进行电动汽车的研发，本设计就是结合当前电动汽车发展趋势展开电池箱的设计与研发。[4] 动力电池是目前纯电动汽车的唯一动力来源，是影响纯电动汽车性能的重要因素之一。电池包的安全性直接影响到整车的安全性，电池箱体作为电池组的载体，对[5]电池组安全工作和防护起着关键作用。电池箱体设计，需要充分考虑多方面的因素。

特别是小型纯电动汽车，因空间非常有限，电池箱体既要装入更多电量的电池，又要与整车完美匹配，所以对电池箱体的设计要求会更高。[6] 随着电动汽车的发展，动力电池包作为纯电动汽车的核心部件，电池包的安全性逐渐凸显出来，直接影响到整车的安全性。电池包的开发需要充分考虑多方面的因素，需要学习吸收国内外先进的技术经验，对设计方案进行反复验证优化。因此就对电池箱体的强度、刚度、散热、防水、绝缘等设计要求更高，所以电池箱体的设计就需要既考虑安全性，又要考虑空间权限以及对整车性能的影响。[7，8] 电池箱体开发的目标是在满足强度的前提下，满足电气设备外壳防护等级IP67设计要求[11]，包内电池组在底板生根，线束走向合理，美观且固定可靠。[9] 目前，我国乃至世界的电动车之所以不能大规模的使用都是因为电动汽车续航 能力差，其主要原因是电池容量小，电池容量大小与电池箱结构紧密相关，所以针对 此问题，我们展开对电动汽车电池箱的设计与分析，在保证安全系数的情况下，可以 得到一个较为优秀的电池箱。 1.2课题研究的目的和意义 根据对纯电动汽车动力电池箱体的功能需求，并针对某车型动力电池箱体试验反映出的开裂、密封和顶盖积水等问题对电池箱体进行改进设计。同时对振动试验方法进行了梳理，确定适合动力电池箱体功能需求的振动试验方法，借助于CAE仿真分析验证了电池箱体改进方案的可行性。通过对箱体结构优化设计，提升箱体的性能，降低其重量。 动力电池系统是纯电动汽车的关键零部件，它的安全性、可靠性和耐久性至关重要[10]决定着整车的性能。纯电动汽车动力电池多布置在车身底板下方，有着较为残酷的安装环境，电池箱体作为动力电池的载体，在动力电池安全工作和防护方面起着关键作用[11]。 近几年尽管铝合金材料、碳纤维材料等因轻量化程度高备受追捧，但是其高昂的成本对普及来说是个极大的困难。当前，金属材料仍是车身结构设计和箱体结构设计的主要选择。因此，如何在结构设计和箱体结构设计的主要选择。因此，如何在结构设计合理性及材料选择合理性方面得到进一步改进，才是箱体结构设计的首要任务，也是一个值得探讨的课题，本文基于此开展电动车动力电池箱体的研究。 1.3电动汽车动力蓄电池箱的研究现状 近年来，随着科技的不断发展和进步，电动汽车的发展也取得了一定的显著成就。 动力电池不仅是目前纯电动汽车的直接能量来源，同时也对电动汽车的性能有着一定 的影响。电池包与整个车体的安全性能有着直接关系的，而作为电池组载体的电池箱 体，对电池组的安全和防护有着不可替代的重要作用，电池箱体的设计，需要考虑很 多的影响因素。特别是小型纯电动汽车，因为空间受到了限制，所以就必须在电池箱 体内装入可存更多电量的电池，并且还必须与整车之间实现完美的搭配，因此，电池 箱体的设计有着更高的要求。 从现状看，动力电池被安置在汽车之上，是汽车特有的动力来源，影响着电动架 构下的汽车性能。电池箱这一配件的安全，关涉着整车安全；箱体被看成是电池组 的必备载体，对运转时段内的电池组，凸显出防护的价值。加强筋结构适宜空间偏小 的电池箱体，要与整车妥善匹配。为此，有必要辨明加强筋结构特有的优化设计，解 析构架优化的新途径。 张晓红等对某款电动汽车的动力电池箱体进行研究，将碳纤维材料应用于动力电 池箱体从而实现轻量化的目的，并采用有限元仿真方法对动力电池箱的性能进行了强 度分析，仿真计算结果表明：采用碳纤维材料的动力电池箱体的机械性满足设计的要 求。杨书建分析了电动汽车在不平坦路面上进行急转弯和急刹车时电池箱的受力状况 ，得到了电池箱的模态特性和定频特性；在此基础上，利用Hyperworks软件中的优 化设计模块对电池箱的顶盖和底板上的加强筋形状和尺寸进行了优化设计，通过对优 化设计前后电池箱的动静态特性进行对比从而最终确定电池箱体的优化结构、吴宏等 对几种典型的电动汽车电池箱通风冷却结构进行了研究，分析结果表明：正面通风并 且加装风档板的电池箱冷却结构在所研究的对象中最为合理，不仅使电池的工作温度 处于合适范围内，而且温度分布均匀，能够满足工程实际中的使用需求。桑林等建立 了某款电动汽车的动力电池箱有限元仿真模型，研究了电池箱在车辆体系或行驶路面 颠簸的情况下的结构力学、自由模态和约束模态特性以及激励的频率响应，并进行了 实验验证。丁丽萍采用SolidWords软件对所开发的电动客车动力电池箱的托架在不同 工况下的强度进行了计算分析，并通过电动客车的实际运行验证了计算结果的可靠性 ，为相关电动汽车的动力电池箱的优化设计提供一定的思路。 参考文献： [1]ZhangXiongwen.Thermal analysis of a cylindrical lithium-ion battery[J]2011.46~48 [2]王珂，乐玉汉，张浩。纯电动汽车动力电池特性及应用研究[D].武汉:武汉理工大学.2011.103~105 [3]车杜兰，周荣，乔维高.电动汽车电池包散热加热设计[J].北京：北京汽车.2010.78~79 [4]王望予，汽车设计（第4版）[M].北京：机械工业出版社.2011.6.10~20 [5]王阳，宁国宝，郑辉.集中电机驱动纯电动汽车电池包设计[J]北京：汽车设计2011.9~11 [6]徐昌明，钣金展开加工工艺，钣金展开加工技术[m]北京：化学工业出版社2011.1~10 [7]Technical Overview of Electric Vehicle .JSAE Review.2002.101~104. [8]李夕亮，郭世永.基于NASTRAN蓄电池箱有限分析与实测研究[J].湖北:湖北汽车工业学院学报.2007.56~60 [9]巫建浩，车载电池系统振动有限元分析[D].上海:上海海事大学.2001.96~100 [10]谢先宇，朱顺良，王侃等.车用动力电池试验安全防护技术[J]上海:上海汽车，2015.128~131 [11]张晓红，周锋，冯奇等.车用动力电池碳纤维箱体的设计研究[J].上海汽车，2014.153~160 [12]谢先宇，陆珂伟，新能源汽车用动力电池系统振动试验研究[J].上海:上海汽车，2014.56~60 [13]崔胜明，韩家军，新能源汽车概论.北京：北京大学2011..106~110 [14]陈昊.电动汽车电池热管理的参量特性实验研究.硕士学位论文.吉林.吉林大学.2016.80~90 [15]李东锋，金利芳.小型纯电动汽车动力电池箱设计.http://www.doc88.com/p-9042096932944.html.2013.01.28 开 题 报 告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 2.1研究目标与研究内容 通过对电动汽车电池箱的学习，了解电动汽车电池箱结构特点及工作环境，对电池箱进行结构设计与强度分析。以电池箱满足车辆运行时的结构可靠性为目标，对箱结构进行设计，采用三维CAD软件对其应力分布及变形情况进行仿真分析并由此指导结构优化设计。 本设计要求以电池箱各壁面满足结构强度为目标对某动力电池组电池箱结构进行设计分析，熟悉车辆行驶过程电池箱壁面承受的冲击情况。 电动汽车的开发，考虑到电池系统的体积，重量和车身上现有的可布置空间，以及电池系统各部件的互联互通，一般将电池系统各部件集成在一个箱体内布置在车身底板下方前后轴之间的区域，对此，电池系统的固定和防护尤其重要。 2.2研究手段 2 （1）利用CAD软件组建电池箱模型。 （2）静强度仿真模型的搭建与仿真结构分析。 （3）电池箱结构模态计算分析与电池箱振动特性试验。 （4）毕业设计总结，写毕业论文准备答辩。 2.3解决问题 （1）耐振动强度。静强度一般比较容易达成，而振动强度和疲劳耐久性能是考 核的重点。 （2）耐冲击性能。经历冲击试验后，要求箱体外部及内部不应有机械损坏、 变形和紧固部位的松动现象，而跌落可看成是特殊形式的冲击。 （3）碰撞安全性能。考虑车辆在发生正面碰撞、侧面碰撞及后碰撞过程中对 电池箱可能造成的挤压破坏而采取的有效保护措施。 开 题 报 告

指导教师意见：

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