电动汽车电池包随机振动疲劳及优化分析_邹宾兴.pdf
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1、AUTO TIME 151 AUTO PARTS|汽车零部件 时代汽车近年来,汽车行业面临巨大变革,产业生产模式、竞争格局都在发生深刻变化,全球电动汽车销量再创新高,电动汽车将成为制造业核心竞争力提升中的重要一项。由此可见,在市场及政策引导下电动车将替代燃油车成为主要的交通运输工具,其相关技术的开发也成为车企重点摸索的方向。电池包系统作为不可缺少的核心部件,是车辆运行提供动力的心脏,其结构安全至关重要。在车辆行驶过程过程中,受路面传递而来的外部振动载荷复杂,且随机性大。因此,研究电池包在随机外部振动载荷下的结构特性,具有重要的工程意义1。戴江梁等2基于随机振动理论与频域疲劳分析法,研究了电池包
2、结构的失效机理。王文伟等3基于三区间法计算了测试标准下电池包结构的振动疲劳特性。孙小卯等4基于电池包动态特性,研究了电池包在振动过程中产生的疲劳问题。本文将主要从电池包结构的随机振动疲劳方面进行分析研究。1电池包模型建立本文研究的电池包结构主要包括了电池包箱盖,电池模组,箱体及电池包底板等,为提升计算效率,建模之前,将电池包中包含的线缆、接口、继电器等对电池包结构性能影响不大模块省略。本文采用Hypermesh软件进行建模,建模过程中将尺寸较小的结构如圆角、翻边进行适当简化5。电池包整个箱体材料为AL6061,电池包箱盖和底板材料为Al5083,电池包整体重量545kg。电池包本体结构通过抽中
3、面及壳单元对电池包进行网格划分,单元平均尺寸取8mm。对箱体结构中一体成型的部分,在公共边处采用共节点的方式连接,对焊接形式的连接结构,采用焊缝单元(Hexa+Reb3)进行连接。电池模组采用六面体单元进行网格建模。对于安装孔,根据螺栓选型的尺寸添加washer,并采用全约束的Reb2单元抓取washer上的单元节点。通过bar单元模拟螺栓连接。检查网格单元质量,不能存在重叠或无连接的孤立单元等。基于上述建模规范及标准,建立好的电池包网格模型如图1所示。模型共有单元数1002423个,包含节点数896291个,其中三角形单元占比为0.2%。2电池包随机振动疲劳分析 基于随机振动疲劳的理论分析,
4、首先需获得在频域内,单位载荷下电池包结构的应力响应。本文采用Nastran求解器,约束电池包26个安装点(箱体22个,箱盖4个)的全自邹宾兴江铃汽车股份有限公司江西省南昌市330052摘 要:电池包作为电动汽车重要的组成部件,路面传递的随机激励是电池包失效的重要原因。本文根据有限元建模,单位载荷的应力响应求解及疲劳损伤的计算。对电池包存在疲劳损伤值过大的情况,研究了通过提升电电池包模态频率以改善随机振动疲劳特性的优化思路。最后再通过进行台架实验,验证了所分析思路和优化效果的有效性。关键词:电池包随机振动疲劳功率谱密度Random Vibration Fatigue and Optimizati
5、on Analysis of Electric Vehicle Battery PackZou BinxingAbstract:As an important component of electric vehicles,the random excitation transmitted by the road is an important reason for the failure of battery packs.Based on the finite element modeling,the article studies the solution of stress respons
6、e of unit load and the calculation of fatigue damage.For the case that the fatigue damage value of the battery pack is too large,the optimization idea of improving the random vibration fatigue characteristics by increasing the modal frequency of the battery pack is studied.Finally,the efectiveness o
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