本文關(guān)鍵詞：微型純電動汽車電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計與碰撞安全性研究

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【摘要】：隨著我國電動汽車保有量的不斷增加,越來越多的電動汽車參與到交通安全當中,難免會發(fā)生碰撞。對于電動汽車碰撞安全性而言,不僅要滿足傳統(tǒng)燃油汽車的碰撞安全標準,還要重點考慮其在碰撞過程中所特有的安全問題,比如動力電池在碰撞過程中可能發(fā)生起火甚至爆炸、電解液泄露、高壓短路等現(xiàn)象,對乘員安全性有極大威脅性。因此,研究電動汽車的碰撞安全性是十分必要的。本文目的在于為一款純電動汽車設(shè)計適合其車身結(jié)構(gòu)的電池包,并驗證在兩種典型工況下滿足強度設(shè)計要求；研究了在正面碰撞和側(cè)面碰撞情況下整車的安全性,為以后電動汽車耐撞性設(shè)計提供理論依據(jù)。本文首先根據(jù)電池包設(shè)計原則建立其三維結(jié)構(gòu)模型,對其進行網(wǎng)格劃分并建立有限元模型,并根據(jù)汽車行駛在顛簸路面上兩種典型工況進行分析,驗證所設(shè)計的電池包結(jié)構(gòu)滿足強度設(shè)計要求。然后根據(jù)法規(guī)要求建立汽車前碰撞有限元模型,并在有效驗證的前提下對其進行結(jié)果分析。分析結(jié)果顯示,前縱梁變形不理想,吸能效果不好；前地板變形較大,不利于乘員艙和電池包的保護；電池包向前竄動量較大,箱體托架變形較大等。根據(jù)分析結(jié)果對整車薄弱環(huán)節(jié)進行改進,通過改進前后對比可知,優(yōu)化效果顯著,基本符合法規(guī)要求。最后在正面碰撞有限元模型的基礎(chǔ)上建立側(cè)面碰撞有限元模型,重點分析了B柱變形模式、侵入量和侵入速度等來檢驗是否滿足側(cè)面碰撞安全法規(guī)。分析結(jié)果顯示,汽車底盤變形不明顯,有利用電池包的保護；B柱變形不符合設(shè)計要求。依據(jù)理想變形模式,對B柱中上部進行加強,對底部進行弱化處理。優(yōu)化結(jié)果顯示,B柱中上部變形明顯減少,底部變形增大,符合理想變形模式。
【關(guān)鍵詞】：電池包 正面碰撞 側(cè)面碰撞 有限元模型 B柱
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U467.14;U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 選題背景11-12
• 1.2 電動汽車國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 電動汽車國內(nèi)外碰撞安全法規(guī)13-14
• 1.4 研究目的及論文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 有限元基本理論16-23
• 2.1 顯示非線性有限元理論16-18
• 2.1.1 運動方程16-17
• 2.1.2 守恒方程17
• 2.1.3 邊界條件17-18
• 2.2 碰撞過程中的非線性特性18-21
• 2.2.1 幾何非線性18
• 2.2.2 材料非線性18-20
• 2.2.3 接觸非線性20-21
• 2.3 時間步長21
• 2.4 沙漏控制21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 電池包設(shè)計要求23-24
• 3.2.1 碰撞安全性要求23-24
• 3.2.2 絕緣與防水性能要求24
• 3.2.3 通風(fēng)與散熱性能要求24
• 3.3 原動力電池方案分析24-25
• 3.4 改進布置方案25-26
• 3.5 電池箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計26-27
• 3.5.1 電池箱體上蓋設(shè)計26
• 3.5.2 電池箱下箱體設(shè)計26-27
• 3.5.3 固定結(jié)構(gòu)設(shè)計27
• 3.6 電池箱有限元模型的建立27-29
• 3.6.1 網(wǎng)格劃分及質(zhì)量控制27
• 3.6.2 模型的裝配27-29
• 3.6.3 箱體材料及厚度的選擇29
• 3.7 電池箱體動靜態(tài)分析29-33
• 3.7.1 靜態(tài)分析29-32
• 3.7.2 模態(tài)分析32-33
• 3.8 本章小結(jié)33-35
• 第4章 基于正面碰撞電池包安全性分析與優(yōu)化35-55
• 4.1 電動汽車有限元模型的建立35-38
• 4.1.1 單位制的選擇35-36
• 4.1.2 幾何模型的簡化36
• 4.1.3 網(wǎng)格的劃分36-37
• 4.1.4 點焊模擬37
• 4.1.5 材料屬性的選擇37-38
• 4.1.6 整車有限元模型38
• 4.2 電動汽車有限元模型的驗證38-41
• 4.2.1 加速度比較39
• 4.2.2 碰撞后變形比較39-40
• 4.2.3 碰撞能量曲線40
• 4.2.4 附加質(zhì)量曲線40-41
• 4.2.5 驗證小結(jié)41
• 4.3 整車變形分析41-43
• 4.4 電動汽車正面碰撞耐撞性分析43-47
• 4.4.1 各部件吸能分析43
• 4.4.2 關(guān)鍵部件變形分析43-46
• 4.4.3 整車加速度分析46-47
• 4.5 電池包安全性分析47-49
• 4.5.1 電池包整體變形分析47-48
• 4.5.2 電池箱前端與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)位置分析48
• 4.5.3 箱體托架變形分析48
• 4.5.4 電池包后端翹曲分析48-49
• 4.5.5 電池罩應(yīng)力分析49
• 4.6 電動汽車結(jié)構(gòu)改進49-53
• 4.6.1 整車薄弱環(huán)節(jié)分析49-50
• 4.6.2 優(yōu)化方案50
• 4.6.3 改進前后結(jié)果對比分析50-53
• 4.7 本章小結(jié)53-55
• 第5章 基于側(cè)面碰撞電池包安全性分析與優(yōu)化55-65
• 5.1 電動車側(cè)面碰撞有限元模型的驗證55-56
• 5.2 側(cè)圍變形分析56-57
• 5.3 電池包安全性分析57
• 5.4 B柱仿真結(jié)果分析57-60
• 5.4.1 B柱變形分析57-59
• 5.4.2 B柱侵入量分析59
• 5.4.3 B柱侵入速度分析59-60
• 5.5 車門內(nèi)板侵入量分析60-61
• 5.6 側(cè)面碰撞改進設(shè)計61-64
• 5.6.1 B柱改進方案62
• 5.6.2 優(yōu)化前后B柱分析62-64
• 5.6.3 優(yōu)化前后電池包變形對比64
• 5.7 本章小結(jié)64-65
• 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄71

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本文編號：672393