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        純電動(dòng)牽引車側(cè)置電池支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

        2018-08-29 07:20:44閆琳楊瑞兆李少敏
        汽車實(shí)用技術(shù) 2018年15期
        關(guān)鍵詞:原電池電池有限元

        閆琳,楊瑞兆,李少敏

        (陜西重型汽車有限公司,陜西 西安 710200)

        前言

        純電動(dòng)汽車具有零排放、噪音小、運(yùn)行平穩(wěn)及結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)[1]。電池包為整車提供動(dòng)力,電池包的安裝強(qiáng)度、對(duì)整車的使用性能和安全有著至關(guān)重要的影響[2]。

        現(xiàn)對(duì)某純電動(dòng)牽引車側(cè)置電池支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度分析,計(jì)算不同工況下電池安裝支架受載時(shí)的應(yīng)力,并對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核,使電池包結(jié)構(gòu)在滿足強(qiáng)度要求。

        1 有限元分析

        1.1 電池支架有限元建模

        某純電動(dòng)牽引車側(cè)置電池安裝在車架縱梁,如圖1所示。

        建立該系統(tǒng)的有限元模型,支架鈑金件采用殼單元,鑄件采用實(shí)體單元,電池包用Mass代替,簡化模型如圖2所示。

        圖1 動(dòng)力電池裝配示意圖

        圖2 有限元模型

        1.2 材料參數(shù)

        模型中,電池支架材料為650L,材料參數(shù)如表1。

        1.3 邊界條件及加載載荷

        約束車架縱梁兩端的自由度,對(duì)電池支架進(jìn)行垂向沖擊、轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)工況的分析;

        三種工況加載載荷如表2所示。

        表1 材料參數(shù)

        表2 加載載荷

        1.4 分析結(jié)果

        通過對(duì)電池支架的強(qiáng)度分析,得到支架的最小靜態(tài)安全因子,如圖3 所示。

        圖3 電池支架最小安全因子

        由圖3 可以看出,垂向沖擊工況下,電池支架最小安全因子小于1,不滿足強(qiáng)度要求。

        2 電池支架結(jié)構(gòu)改進(jìn)

        現(xiàn)對(duì)原電池支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),對(duì)原電池支架應(yīng)力集中區(qū)域(見圖4),增加固定點(diǎn),支架邊緣增加翻邊設(shè)計(jì),增加支架強(qiáng)度,分散螺栓安裝處的受力,改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

        圖4 原電池支架應(yīng)力集中區(qū)域

        圖5 改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖

        現(xiàn)對(duì)改進(jìn)后的電池支架進(jìn)行有限元分析,驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

        3 改進(jìn)電池支架分析

        通過對(duì)改進(jìn)后的電池支架強(qiáng)度進(jìn)行分析,得到改進(jìn)后支架的最小靜態(tài)安全因子,如圖6 所示。

        圖6 改進(jìn)電池支架最小安全因子

        由圖6可以看出,改進(jìn)后的電池支架在三個(gè)工況下,最小安全因子均大于1,滿足強(qiáng)度要求。

        4 電池支架強(qiáng)度對(duì)比

        對(duì)比兩種結(jié)構(gòu)電池支架的最小靜態(tài)安全因子,如表3所示。

        表3 安全因子對(duì)比結(jié)果

        表3可以看出,電池支架結(jié)構(gòu)改進(jìn)后,支架的強(qiáng)度得到了明顯改善。

        5 結(jié)論

        (1)建立了純電動(dòng)車側(cè)置電池支架的有限元模型,通過有限元分析,發(fā)現(xiàn)原電池支架在垂向沖擊工況下不滿足強(qiáng)度要求。

        (2)對(duì)原電池支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),并再次進(jìn)行有限元分析,改進(jìn)支架在三種工況下,最小安全因子均大于 1,滿足強(qiáng)度要求。說明結(jié)構(gòu)改進(jìn)有效。

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