动力电池系统结构分析及优化设计方案

电池包构造分析及电池包构造分析及优化设计方案(电池包构造分析及优化设计方案)项目编号：项目名称：文档版本：批准批准审核校对设计. .. .. .. .版本履历版本 日期 变更者 变更章节 变更内容 变更理由名目\l“_TOC_250006“电池包设计原则 4\l“_TOC_250005“争论目标 5\l“_TOC_250004“争论内容 6电池包有限元模型 6\l“_TOC_250003“仿真计算条件 7\l“_TOC_250002“计算结果分析 7静力学构造仿真 7振动仿真 9动态仿真 11电池包构造优化设计 12\l“_TOC_250001“技术力量与效益推测 13\l“_TOC_250000“公布单位 14电池包设计原则箱体、连接线束、治理板等。电池包的设计需满足以下要求：满足整车安装条件，包括尺寸、安装接口等；(3)防水、防尘满足IP67削减电池包内部使电池产生自放电的可能性；各种接口〔通信、电气、维护、机械〕等完全、合理；侧翻、碰撞等要求；5度；(9)局部应用〔纯电动汽车〕要求快速更换。电池包的最大外形要满足整车安装空间的要求，设计时留意考虑电池包的安装与维护。电池包的安装位置要考虑冲击、振动、侧翻等〔可以参照电池模块的冲击性能测试要求进展设计〕。车型不同，留给电池包的空间不一样，电池包的设计必需与整车设计相结合。应能均匀地流过每个电池模块四周，箱内不能形成气流的“死区”和涡流，保证电池模块工作过程中温度均匀、性能全都，防止个别电池模块早期损坏。的恶化，并且避开外界粉尘的进入。电池包的外壳材料可以选择高强度、耐腐蚀的塑料或金属壳体，选择金属壳体则内、外部必需进展耐腐蚀的绝缘处理。争论目标能源汽车将来渐渐替代传统汽油车早已成为汽车产业界的共型的选择方向及进展速度。Ansysworkbench对1倍、2倍、3倍载荷作用下的强度、刚度、疲乏进展仿真标：建立电池包静力学构造分析有限元模型；对一代包进展静力学仿真计算，获得电池壳体应力分布图、最大位移分布图及电池包安全系数分布图；针对仿真结果，对包内薄弱环节进展改进和加强，使其到达刚度强度及车载振动的要求；在正常使用过程中，使电池包内各构造件的最大应力不超过90%；最大位移保持在很小范围内。争论内容电池包有限元模型1所示。1电池包有限元模型仿真计算条件静力学构造仿真计算工况分为：123倍载荷。1倍载荷作用下，401800N方向竖直向下的分布图及约束方式示意图如下：图2 1倍力作用下载荷分布及约束示意图计算结果分析静力学构造仿真1131.05Mpa，位于电池包内靠近前后加强筋的位置；最大位移为3.1051mm362262.1Mpa，最大位移为6.2102mm463393.14Mpa9.3153mm5、图670.658，位于包内最靠近电池模块的加强筋的圆角位置，该处最简洁产生疲乏失效。依据结果分析可得，在构造强度方面，3393.14Mpa，接近该构件材料许9.3mm，位移量较小，满足使用要求；在疲乏强度方面，包内安全系数最小值0.6581，该处简洁消灭疲乏失效。图3 1倍载荷应力分布图 图4 2倍载荷应力分布图图5 3倍载荷应力分布图图6 不同载荷下壳体位移分布图图7 安全系数分布图振动仿真12电池包上简洁消灭损坏的薄弱位置并依据仿真结果对电池包构造进展70Hz，为刚性振动阶段，进展NVH88~1288.799Hz~159.79Hz30Hz低频率的振动。8~129图8 12阶振型结果图9前6阶模态示意动态仿真参照国标GB/T31467，对电池包进展跌落、挤压仿真，分析电池包在规定工况下的应力和位移分布状况。由跌落仿真结果知，从1m高度沿z101.08Mpa，主要集中于壳底中部的两侧放置电池模组的局部，最大位移为3.125mm，位于壳底中间部位，如图1011283.37Mpa2.06mm12Y314.29Mpa8.1527mm13析可得应力及形变量均满足使用要求且最大应力及最大位移均发生于挤压面中间位置处。图10跌落模型及应力位移分布图图11 X、Y轴方向挤压模型图12X轴方向挤压应力及位移分布图图13Y轴方向挤压应力及位移分布图电池包构造优化设计3倍载荷作用下，电池包内靠近电池模组的加强筋处应力接近材14153219.9Mpa，低于材料许用应力值且最高应力大大降低1.176，已满足构造钢最低许用安全系数，最小循环次数提升至整个电池包106次，满足使用要求；说明加厚该处钣金件能够解决包内强度缺乏的问题。图14 构造加强后应力分布图图