汽车电池包设计及仿真cae分析【字数：9198】
近几年，在中国汽车产业的发展过程中，电动汽车是对能源环境可持续发展的最佳途径。动力电池作为纯电动汽车的重要动力来源，其可靠性是考察电动汽车性能的首要目标。国内各大厂商都认识到电池包是动力电池的重要核心部件，其不仅用作为动力电池组的承载作用，还起着保护动力电池组正常、安全工作的关键作用。因此，动力电池组电池包的结构布局及安全性能至关重要。撰写论文前，通过查阅该方面的资料，了解国内外相关的研究现状，并且进一步了解电池包有限元分析的理论基础以及电池包有限元分析的流程。本论文对某款纯电动汽车电池包运用Catia进行逆向设计，并利用该模型用Hypermesh建立有限元模型，然后用Optistruct及Nastran对电池包有限元模型进行了模态分析、安装点刚度分析以及支架刚度分析，从而保证电池包结构性能的可靠性。
目录
1、绪论 1
2、纯电动汽车电池包结构设计要求 2
2.1纯电动车电池包壳体设计法规要求 2
2.2纯电动汽车电池包选材要求 3
3、纯电动汽车电池包的逆向设计 5
3.1逆向设计简介 5
3.2点云模型导入 5
3.3Catia逆向建模 6
4、纯电动汽车电池包有限元分析 13
4.1有限元分析简介 13
4.2Hypermesh有限元模型前处理 14
4.2.1几何模型导入 14
4.2.2几何清理 15
4.2.3电池包有限元划分 19
4.2.4电池包有限元检查与优化 21
4.2.5电池包有限元附材料及属性 28
4.2.6电池包有限元焊接 30
4.2.6电池包有限元模型检查 35
4.3电池包的模态分析 36
4.3.1电池包模态属性定义 36
4.3.2电池包模态分析结果 36
4.4电池包安装点刚度分析 39
4.4.1电池包安装点刚度属性定义 39
4.4.2电池包安装点刚度分析结果 40
4.5电池包支架强度分析 43
4.5.1电池包支架强度属性定义 43
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
4.5.2电池包支架强度分析结果 43
5、总结 46
6、参考文献 47
7、致谢 48
1、绪论
在全球能源紧缺和气候变暖越来越严峻的形势下，人们对于新能源的呼吁越来越迫切，而汽车作为能源消耗大户，更是要与时俱进，适应环境保护的需要。因此，电动汽车被预言为将来汽车产业发展的最终趋向。
电池包作为纯电动汽车能量的核心来源，为整车提供了驱动力。它是由电芯、模块、热管理系统、电气系统、壳体结构和BMS（电池管理系统）构成(如图11)。电池包壳体结构主要是由各种金属材料来构成的。模块化的结构设计可以实现电池包内电芯集成，然后通过热管理系统来管理电池包电芯[1]。电器部件和线束帮助实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径。其中，BMS是最为重要的部分，它可以提高电池的使用率，避免电池出现过分充电和过分放电现象，还可以延长电池的使用寿命以及监控电池的使用状态。
/
图（11）电池包的组成
2、纯电动汽车电池包结构设计要求
2.1纯电动车电池包壳体设计法规要求
纯电动汽车电池包壳体是电池模块的承载体，而对电池模块组的安全和防护也起着关键的作用。它的设计主要需从材质、表面防腐蚀、绝缘处理、产品标识等方面进行，并且也要满足强度、刚度的要求以及电气设备外壳防护等级IP67设计要求，还要提供碰撞保护。
QC/T 9892014标准如下[2]：
一般要求
应具有维护的方便性；
污染控制：在车辆发生碰撞或电池发生自燃等意外情况下，宜考虑防止烟火、液体、气体、等进入车厢的结构或防护措施；
电池箱应留有铭牌与安全标志布置位置，给保险动力线、采集线、各种传感元件的安装留有足够的空间和固定基础；
所有无级基本绝缘的连接件、端子、电触头应采取加强防护。在连接件、端子、电触头接合后应符合GB 42082008防护等级为3的要求。
外观与尺寸
外表面无明显划伤、变形等缺陷，表面涂镀层均匀；
零件紧固可靠，无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤。
机械强度
耐振动强度，在振动试验后不应有机械损坏、变形和紧固部位的松动现象，锁止装置不应受到损坏；
和耐冲击强度，在冲击试验后不应有机械损坏、变形和紧固部位的松动现象，锁止装置不应受到损坏；
锁止固定
采取锁止装置固定的蓄电池箱，锁止装置应可靠，具有防误操作措施。
安全要求
在防尘、防水试验后，蓄电池箱防护等级不低于IP55；
人员触电防护应符合GB/T18384.3遮挡/外壳的要求；
非金属材料蓄电池箱的阻燃性能应符合GB/T 24082008中表1中燃烧级别为V0的要求；
蓄电池箱应具有排放压力的功能。
耐环境要求
涂镀层和化学处理层：蓄电池箱的涂镀层和化学处理层应符合QC/T 6251999的要求；
涂漆层：附着力、耐温性能、耐腐蚀性、耐工业溶剂性能和耐盐雾性能应满足QC/T 484中TQ的要求。
2.2纯电动汽车电池包选材要求
电池包一般都安置在汽车的下部，因为可以避免电池在遇到外界碰撞、挤压时，受到的损坏。一般的车用电池包采用钢板、铝合金等材料铸造，然后表面喷涂处理。随着汽车节能环保和轻量化的发展，电池包材料也出现了碳钎增强复合材料、SMC复合材料、铝合金等多种材料选择。
/ / /
图（21）碳钎维材料与金属材料的性能对比
经对比(如图21)发现碳钎维复合材料的电池包体的好处：
目录
1、绪论 1
2、纯电动汽车电池包结构设计要求 2
2.1纯电动车电池包壳体设计法规要求 2
2.2纯电动汽车电池包选材要求 3
3、纯电动汽车电池包的逆向设计 5
3.1逆向设计简介 5
3.2点云模型导入 5
3.3Catia逆向建模 6
4、纯电动汽车电池包有限元分析 13
4.1有限元分析简介 13
4.2Hypermesh有限元模型前处理 14
4.2.1几何模型导入 14
4.2.2几何清理 15
4.2.3电池包有限元划分 19
4.2.4电池包有限元检查与优化 21
4.2.5电池包有限元附材料及属性 28
4.2.6电池包有限元焊接 30
4.2.6电池包有限元模型检查 35
4.3电池包的模态分析 36
4.3.1电池包模态属性定义 36
4.3.2电池包模态分析结果 36
4.4电池包安装点刚度分析 39
4.4.1电池包安装点刚度属性定义 39
4.4.2电池包安装点刚度分析结果 40
4.5电池包支架强度分析 43
4.5.1电池包支架强度属性定义 43
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
4.5.2电池包支架强度分析结果 43
5、总结 46
6、参考文献 47
7、致谢 48
1、绪论
在全球能源紧缺和气候变暖越来越严峻的形势下，人们对于新能源的呼吁越来越迫切，而汽车作为能源消耗大户，更是要与时俱进，适应环境保护的需要。因此，电动汽车被预言为将来汽车产业发展的最终趋向。
电池包作为纯电动汽车能量的核心来源，为整车提供了驱动力。它是由电芯、模块、热管理系统、电气系统、壳体结构和BMS（电池管理系统）构成(如图11)。电池包壳体结构主要是由各种金属材料来构成的。模块化的结构设计可以实现电池包内电芯集成，然后通过热管理系统来管理电池包电芯[1]。电器部件和线束帮助实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径。其中，BMS是最为重要的部分，它可以提高电池的使用率，避免电池出现过分充电和过分放电现象，还可以延长电池的使用寿命以及监控电池的使用状态。
/
图（11）电池包的组成
2、纯电动汽车电池包结构设计要求
2.1纯电动车电池包壳体设计法规要求
纯电动汽车电池包壳体是电池模块的承载体，而对电池模块组的安全和防护也起着关键的作用。它的设计主要需从材质、表面防腐蚀、绝缘处理、产品标识等方面进行，并且也要满足强度、刚度的要求以及电气设备外壳防护等级IP67设计要求，还要提供碰撞保护。
QC/T 9892014标准如下[2]：
一般要求
应具有维护的方便性；
污染控制：在车辆发生碰撞或电池发生自燃等意外情况下，宜考虑防止烟火、液体、气体、等进入车厢的结构或防护措施；
电池箱应留有铭牌与安全标志布置位置，给保险动力线、采集线、各种传感元件的安装留有足够的空间和固定基础；
所有无级基本绝缘的连接件、端子、电触头应采取加强防护。在连接件、端子、电触头接合后应符合GB 42082008防护等级为3的要求。
外观与尺寸
外表面无明显划伤、变形等缺陷，表面涂镀层均匀；
零件紧固可靠，无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤。
机械强度
耐振动强度，在振动试验后不应有机械损坏、变形和紧固部位的松动现象，锁止装置不应受到损坏；
和耐冲击强度，在冲击试验后不应有机械损坏、变形和紧固部位的松动现象，锁止装置不应受到损坏；
锁止固定
采取锁止装置固定的蓄电池箱，锁止装置应可靠，具有防误操作措施。
安全要求
在防尘、防水试验后，蓄电池箱防护等级不低于IP55；
人员触电防护应符合GB/T18384.3遮挡/外壳的要求；
非金属材料蓄电池箱的阻燃性能应符合GB/T 24082008中表1中燃烧级别为V0的要求；
蓄电池箱应具有排放压力的功能。
耐环境要求
涂镀层和化学处理层：蓄电池箱的涂镀层和化学处理层应符合QC/T 6251999的要求；
涂漆层：附着力、耐温性能、耐腐蚀性、耐工业溶剂性能和耐盐雾性能应满足QC/T 484中TQ的要求。
2.2纯电动汽车电池包选材要求
电池包一般都安置在汽车的下部，因为可以避免电池在遇到外界碰撞、挤压时，受到的损坏。一般的车用电池包采用钢板、铝合金等材料铸造，然后表面喷涂处理。随着汽车节能环保和轻量化的发展，电池包材料也出现了碳钎增强复合材料、SMC复合材料、铝合金等多种材料选择。
/ / /
图（21）碳钎维材料与金属材料的性能对比
经对比(如图21)发现碳钎维复合材料的电池包体的好处：
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/486.html
