發(fā)布時間：2020-04-20 06:00

【摘要】：環(huán)境污染和能源資源短缺問題日益嚴重,導(dǎo)致發(fā)展新能源汽車成為大勢所趨。其中,電動汽車的發(fā)展尤為火熱。電池箱作為電動汽車中的關(guān)鍵一環(huán),對其進行相關(guān)的研究非常必要。作為電池組的載體,電池箱擔(dān)負著保障電池組正常工作的關(guān)鍵使命,電池箱的研發(fā)是電動汽車開發(fā)中的重中之重。本文針對某型電池箱結(jié)構(gòu),采用CAE分析軟件對其進行靜動態(tài)特性分析,并根據(jù)分析結(jié)果進行形貌優(yōu)化和尺寸優(yōu)化,在滿足結(jié)構(gòu)強度剛度的同時實現(xiàn)電池箱結(jié)構(gòu)的輕量化。(1)電動汽車電池箱的靜動態(tài)特性分析。首先選取汽車在路面行駛時,路面顛簸加緊急制動工況和路面顛簸加急轉(zhuǎn)彎工況這兩種極限工況來進行電池箱結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性分析,得出電池箱結(jié)構(gòu)的應(yīng)力云圖;然后,根據(jù)電池箱結(jié)構(gòu)動態(tài)特性要求,進行電池箱的模態(tài)特性分析,得出結(jié)構(gòu)的前十階固有頻率和固有振型。通過分析研究電池箱結(jié)構(gòu)的不合理之處,為電池箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。(2)電動汽車電池箱頂蓋和底座的形貌優(yōu)化。根據(jù)靜態(tài)和模態(tài)分析結(jié)果,利用Optistruct中的優(yōu)化模塊,以結(jié)構(gòu)第一階固有頻率最大化為優(yōu)化目標(biāo),對電池箱的頂蓋和底座進行形貌優(yōu)化。設(shè)置四種線性分布的加強筋模式,得到四種新的頂蓋和底座模型,經(jīng)過重新裝配獲得新的電池箱模型,隨后,對四種新的電池箱模型進行靜態(tài)和模態(tài)特性的分析驗證。比較各種加強筋布局對電池箱結(jié)構(gòu)性能的影響,確定電池箱模型的適宜形貌。(3)最新電池箱模型的輕量化設(shè)計。利用Optistruct中的優(yōu)化模塊,以電池箱結(jié)構(gòu)各組件厚度為設(shè)計變量,以結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力不大于材料的屈服極限,結(jié)構(gòu)的第一階固有頻率不低于35Hz為約束條件,以電池箱結(jié)構(gòu)質(zhì)量最小為目標(biāo)函數(shù)對形貌優(yōu)化后的最新電池箱模型進行尺寸優(yōu)化。綜合考慮尺寸優(yōu)化的結(jié)果以及電池箱的生產(chǎn)加工工藝,重新設(shè)置電池箱的截面屬性,再次進行靜態(tài)和模態(tài)特性分析,驗證結(jié)構(gòu)改進方案的合理性和可行性,最終實現(xiàn)電池箱結(jié)構(gòu)的輕量化。
【圖文】：

，、析、校核、重新設(shè)計。＂Ｊ■以看出該過程其實只是設(shè)〖Ｉ＇工程師根椐校核結(jié)果根據(jù)經(jīng)逡逑驗做出少許結(jié)構(gòu)改進，其實仍屬于分析的范疇。如今的優(yōu)化設(shè)計代表的是結(jié)構(gòu)整逡逑合，不再只是根據(jù)經(jīng)驗做出結(jié)構(gòu)改進，其優(yōu)化過程大致包括假設(shè)、計算、改進、逡逑最優(yōu)設(shè)計這四個步驟。改進步驟實質(zhì)上是修改并優(yōu)化，起初判別結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)案能逡逑否在滿足各種約束的基礎(chǔ)上實現(xiàn)最優(yōu)化，如若未達最優(yōu)，就依照相關(guān)規(guī)則修改結(jié)逡逑構(gòu)以求達到最優(yōu)設(shè)計的指標(biāo)。逡逑現(xiàn)如今優(yōu)化設(shè)ｉｔ的女質(zhì)是將問題的物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型，運用－定的數(shù)逡逑學(xué)理論，利用合適的優(yōu)化方法，并通過計算機計算，從而獲得最佳的設(shè)計方案的逡逑－種現(xiàn)代化設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)己成為ＣＡＥ分析中的－個重要組成部分，逡逑并成功的被應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計過程之中，該技術(shù)正不斷改變著產(chǎn)品設(shè)計流程。概念逡逑設(shè)計期間，優(yōu)化技術(shù)可在滿足設(shè)定的約g?條件之下實現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計；邋＇與在逡逑虛擬試驗期間出現(xiàn)Ｍ題時，優(yōu)化技術(shù)＋僅僅能校核產(chǎn)品，，時且能夠、５：刻給出改進逡逑方案，幫助設(shè)計人員設(shè)計出滿足要求的產(chǎn)品，這就是基于優(yōu)化方法的產(chǎn)品設(shè)計流逡逑程，如圖１．１所示。逡逑／邐／Ｉ逡逑

不僅要注重機械設(shè)計方面的要求，同時還得兼顧電氣和電化學(xué)方面的要求，逡逑考慮機械性能、密封防護、通風(fēng)散熱、使用安全性等各方面因素，使得電池箱的逡逑各個部分能夠協(xié)Ｎ作用達到最佳性能。圖２．１為起亞ＳＯＵＬ邋ＥＶ電池箱系統(tǒng)示意逡逑圖。ＫＩＡ邋ＳＯＵＬ邋ＥＶ電池箱位于車身體底部，電池包總重量為２０３ｋｇ，體積約２１邋７Ｌ，逡逑能量密度為１６０Ｗｈ／ｋｇ，能量體積比約為１５０Ｗｈ／Ｌ。由圖可知，整個電池箱是非逡逑常復(fù)雜的系統(tǒng)。逡逑高壓接線盒逡逑

本文編號：2634241