電動(dòng)汽車電池箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析開題報(bào)告

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開 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述1.1 背景隨著汽車的出現(xiàn)已經(jīng)有 100 多年的歷史了，經(jīng)歷了從歐洲的手工生產(chǎn)到美國的自動(dòng)化生產(chǎn)，到日本的精益生產(chǎn)三個(gè)階段。 [1]它促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善了人們的生活，但是汽車到今天的發(fā)展，也帶來了很嚴(yán)重的問題，即能源，環(huán)保和安全三大問題，這是可持續(xù)交通的三大挑戰(zhàn)，也是 21 世紀(jì)汽車革命的方向。就在世界各國努力研發(fā)安全、潔凈、環(huán)保的汽車時(shí)，人們把目光再次投向了電動(dòng)汽車身上。 [2]我國政府非常重視對電動(dòng)汽車的發(fā)展，在九五、十五期間、國家投入了大量人力，物力對電動(dòng)汽車進(jìn)行研發(fā)， [3]電動(dòng)汽車被列入 863 重點(diǎn)項(xiàng)目，十五重大公關(guān)項(xiàng)目。各省及汽車生產(chǎn)企業(yè)也在積極的進(jìn)行電動(dòng)汽車的研發(fā)，本設(shè)計(jì)就是結(jié)合當(dāng)前電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢展開電池箱的設(shè)計(jì)與研發(fā)。 [4]動(dòng)力電池是目前純電動(dòng)汽車的唯一動(dòng)力來源，是影響純電動(dòng)汽車性能的重要因素之一。電池包的安全性直接影響到整車的安全性，電池箱體作為電池組的載體，對電池組安全工作和防護(hù)起著關(guān)鍵作用。 [5]電池箱體設(shè)計(jì)，需要充分考慮多方面的因素。特別是小型純電動(dòng)汽車，因空間非常有限，電池箱體既要裝入更多電量的電池，又要與整車完美匹配，所以對電池箱體的設(shè)計(jì)要求會(huì)更高。 [6]隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，動(dòng)力電池包作為純電動(dòng)汽車的核心部件，電池包的安全性逐漸凸顯出來，直接影響到整車的安全性。電池包的開發(fā)需要充分考慮多方面的因素，需要學(xué)習(xí)吸收國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證優(yōu)化。因此就對電池箱體的強(qiáng)度、剛度、散熱、防水、絕緣等設(shè)計(jì)要求更高，所以電池箱體的設(shè)計(jì)就需要既考慮安全性，又要考慮空間權(quán)限以及對整車性能的影響。 [7，8]電池箱體開發(fā)的目標(biāo)是在滿足強(qiáng)度的前提下，滿足電氣設(shè)備外殼防護(hù)等級IP67 設(shè)計(jì)要求 [11]，包內(nèi)電池組在底板生根，線束走向合理，美觀且固定可靠。 [9]目前，我國乃至世界的電動(dòng)車之所以不能大規(guī)模的使用都是因?yàn)殡妱?dòng)汽車?yán)m(xù)航能力差，其主要原因是電池容量小，電池容量大小與電池箱結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，所以針對此問題，我們展開對電動(dòng)汽車電池箱的設(shè)計(jì)與分析，在保證安全系數(shù)的情況下，可以得到一個(gè)較為優(yōu)秀的電池箱。1.2 課題研究的目的和意義根據(jù)對純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池箱體的功能需求，并針對某車型動(dòng)力電池箱體試驗(yàn)反映出的開裂、密封和頂蓋積水等問題對電池箱體進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。同時(shí)對振動(dòng)試驗(yàn)方法進(jìn)行了梳理，確定適合動(dòng)力電池箱體功能需求的振動(dòng)試驗(yàn)方法，借助于 CAE 仿真分析驗(yàn)證了電池箱體改進(jìn)方案的可行性。通過對箱體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升箱體的性能，降低其重量。動(dòng)力電池系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵零部件，它的安全性、可靠性和耐久性至關(guān)重要 [10]決定著整車的性能。純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池多布置在車身底板下方，有著較為殘酷的安裝環(huán)境，電池箱體作為動(dòng)力電池的載體，在動(dòng)力電池安全工作和防護(hù)方面起著關(guān)鍵作用 [11]。近幾年盡管鋁合金材料、碳纖維材料等因輕量化程度高備受追捧，但是其高昂的成本對普及來說是個(gè)極大的困難。當(dāng)前，金屬材料仍是車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要選擇。因此，如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要選擇。因此，如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性及材料選擇合理性方面得到進(jìn)一步改進(jìn)，才是箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，也是一個(gè)值得探討的課題，本文基于此開展電動(dòng)車動(dòng)力電池箱體的研究。1.3 電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池箱的研究現(xiàn)狀近年來，隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電動(dòng)汽車的發(fā)展也取得了一定的顯著成就。動(dòng)力電池不僅是目前純電動(dòng)汽車的直接能量來源，同時(shí)也對電動(dòng)汽車的性能有著一定的影響。電池包與整個(gè)車體的安全性能有著直接關(guān)系的，而作為電池組載體的電池箱體，對電池組的安全和防護(hù)有著不可替代的重要作用，電池箱體的設(shè)計(jì)，需要考慮很多的影響因素。特別是小型純電動(dòng)汽車，因?yàn)榭臻g受到了限制，所以就必須在電池箱體內(nèi)裝入可存更多電量的電池，并且還必須與整車之間實(shí)現(xiàn)完美的搭配，因此，電池箱體的設(shè)計(jì)有著更高的要求。從現(xiàn)狀看，動(dòng)力電池被安置在汽車之上，是汽車特有的動(dòng)力來源，影響著電動(dòng)架構(gòu)下的汽車性能。電池箱這一配件的安全，關(guān)涉著整車安全；箱體被看成是電池組的必備載體，對運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)段內(nèi)的電池組，凸顯出防護(hù)的價(jià)值。加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)適宜空間偏小的電池箱體，要與整車妥善匹配。為此，有必要辨明加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)特有的優(yōu)化設(shè)計(jì)，解析構(gòu)架優(yōu)化的新途徑。張曉紅等對某款電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池箱體進(jìn)行研究，將碳纖維材料應(yīng)用于動(dòng)力電池箱體從而實(shí)現(xiàn)輕量化的目的，并采用有限元仿真方法對動(dòng)力電池箱的性能進(jìn)行了強(qiáng)度分析，仿真計(jì)算結(jié)果表明：采用碳纖維材料的動(dòng)力電池箱體的機(jī)械性滿足設(shè)計(jì)的要求。楊書建分析了電動(dòng)汽車在不平坦路面上進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎和急剎車時(shí)電池箱的受力狀況，得到了電池箱的模態(tài)特性和定頻特性；在此基礎(chǔ)上，利用 Hyperworks 軟件中的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊對電池箱的頂蓋和底板上的加強(qiáng)筋形狀和尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過對優(yōu)化設(shè)計(jì)前后電池箱的動(dòng)靜態(tài)特性進(jìn)行對比從而最終確定電池箱體的優(yōu)化結(jié)構(gòu)、吳宏等對幾種典型的電動(dòng)汽車電池箱通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，分析結(jié)果表明：正面通風(fēng)并且加裝風(fēng)檔板的電池箱冷卻結(jié)構(gòu)在所研究的對象中最為合理，不僅使電池的工作溫度處于合適范圍內(nèi)，而且溫度分布均勻，能夠滿足工程實(shí)際中的使用需求。桑林等建立了某款電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池箱有限元仿真模型，研究了電池箱在車輛體系或行駛路面顛簸的情況下的結(jié)構(gòu)力學(xué)、自由模態(tài)和約束模態(tài)特性以及激勵(lì)的頻率響應(yīng)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。丁麗萍采用 SolidWords 軟件對所開發(fā)的電動(dòng)客車動(dòng)力電池箱的托架在不同工況下的強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算分析，并通過電動(dòng)客車的實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的可靠性，為相關(guān)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的思路。參考文獻(xiàn)：[1]ZhangXiongwen.Thermal analysis of a cylindrical lithium-ion battery[J]2011.46~48[2]王珂，樂玉漢，張浩。純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池特性及應(yīng)用研究[D].武漢:武漢理工大學(xué).2011.103~105[3]車杜蘭，周榮，喬維高.電動(dòng)汽車電池包散熱加熱設(shè)計(jì)[J].北京：北京汽車.2010.78~79[4]王望予，汽車設(shè)計(jì)（第 4 版）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 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研究目標(biāo)與研究內(nèi)容通過對電動(dòng)汽車電池箱的學(xué)習(xí)，了解電動(dòng)汽車電池箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作環(huán)境，對電池箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析。以電池箱滿足車輛運(yùn)行時(shí)的結(jié)構(gòu)可靠性為目標(biāo)，對箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用三維 CAD 軟件對其應(yīng)力分布及變形情況進(jìn)行仿真分析并由此指導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)要求以電池箱各壁面滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為目標(biāo)對某動(dòng)力電池組電池箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，熟悉車輛行駛過程電池箱壁面承受的沖擊情況。電動(dòng)汽車的開發(fā)，考慮到電池系統(tǒng)的體積，重量和車身上現(xiàn)有的可布置空間，以及電池系統(tǒng)各部件的互聯(lián)互通，一般將電池系統(tǒng)各部件集成在一個(gè)箱體內(nèi)布置在車身底板下方前后軸之間的區(qū)域，對此，電池系統(tǒng)的固定和防護(hù)尤其重要。2.2 研究手段2 （1）利用 CAD 軟件組建電池箱模型。（2）靜強(qiáng)度仿真模型的搭建與仿真結(jié)構(gòu)分析。（3）電池箱結(jié)構(gòu)模態(tài)計(jì)算分析與電池箱振動(dòng)特性試驗(yàn)。（4）畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)，寫畢業(yè)論文準(zhǔn)備答辯。2.3 解決問題（1）耐振動(dòng)強(qiáng)度。靜強(qiáng)度一般比較容易達(dá)成，而振動(dòng)強(qiáng)度和疲勞耐久性能是考核的重點(diǎn)。（2）耐沖擊性能。經(jīng)歷沖擊試驗(yàn)后，要求箱體外部及內(nèi)部不應(yīng)有機(jī)械損壞、變形和緊固部位的松動(dòng)現(xiàn)象，而跌落可看成是特殊形式的沖擊。（3）碰撞安全性能?？紤]車輛在發(fā)生正面碰撞、側(cè)面碰撞及后碰撞過程中對電池箱可能造成的擠壓破壞而采取的有效保護(hù)措施。開 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見：系主任： 年 月 日