汽车动力电池箱结构的CAE分析文献综述

 2022-05-12 09:05

1、前言

随着全球经济不断发展和人类环保意识的加强,越来越多的传统能源汽车的弊端暴露出来。汽车数量的爆炸式增长,产生了难以恢复的环境污染和化石能源危机。因此寻找绿色可持续的能源代替燃油成了各国汽车工业发展的重点。

在这样的背景下,电动汽车绿色环保的特点受到了政府和行业的青睐。电动汽车是以电能为动力,驱动汽车传动系统运行的一种新型交通工具。续航问题一直以来都是制约电动汽车发展关键。受电池储能技术的限制,目前大多数电动汽车均采用通过加大自身电池容量的方式来确保汽车的续航能力。受限于汽车整体布局,家用汽车无法大量增加电池携带量,因此只能通过降低汽车整体重量的方式,降低汽车行进过程中单位里程的耗电量来提升汽车的续航里程。动力电池箱作为汽车电池的储存和承重结构,是汽车的重要组成部分,多数动力电池箱大量采用厚重的箱体式结构,极大地增加了汽车整体重量,因此如何利用CAE仿真技术对汽车动力电池箱的整体结构进行优化,在满足强度要求的前提下实现动力电池的轻量化,成为急需解决的问题。

2、研究现状

(1)动力电池箱静态和动态性能研究现状

国网电力科学研究院实验验证中心的桑林,叶健诚,董晨在《电动汽车动力电池箱模态分析和试验研究》中运用有限元分析的方法,采用MSC.Patran和MSC.Nastran分析工具,对某一型式的电动汽车动力电池箱因车辆系统本身或行驶路面不平整引起的振动进行了结构动力学分析、自由模态和约束模态特性分析、以及激励的频率响应分析,建立了与实际结构相似的动力电池箱有限元模型。给出了动力电池箱7-10阶模态下的固有频率、最大应力、最大位移数据。并通过实验验证,发现其结构的薄弱点和损坏情况。得出动力电池箱结构在外力作用下,当载荷的频率与本身固有频率接近,且阻尼较小的情况下,将产生共振现象。会影响动力电池箱结构及部件的工作性能、精度、效率、寿命[1]

太原理工大学的吕奇奇,吴海龙,孙桓五,赵静在《某纯电动城市物流车电池箱模态分析优化及试验验证》中针对某型纯电动城市物流车电池箱在行驶中发生振动问题,采用有限元模态及试验模态分析,得到其模态频率与振型;并通过比较有限元模态与试验模态分析结果,验证电池箱有限元模型的可靠性。基于试验模态分析结果确定电池箱优化区域以及优化目标。利用有限元法对优化前后的电池箱模态进行对比分析,结果证明优化后电池箱模态频率得到普遍提升。实验表明电池箱第1、第2阶模态频率处于外界激励频率范围内,较易发生共振,其振型表现为电池箱顶盖局部振动,应考虑提高电池箱顶盖刚度[2]

李小尹等在《一种车载动力电池箱的结构强度与振动分析》中对动力电池箱进行箱体的静强度分析与定频振动分析,获得了电池箱的位移、加速度、应力的分布,采用结构优化技术对箱体进行优化,使电池箱的性能得到提升[3]

武汉理工大学的王星在《电动客车动力电池箱碰撞安全性仿真分析》中建立纯电动客车侧面碰撞有限元模型,对客车的动力电池安装部位进行碰撞。通过对动力电池箱的变形及安装位置点的加速度进行分析,评价碰撞工况下可能对内部电池模组造成的损害[4]

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