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基于有限元法的纯电动汽车电池箱结构分析及热特性研究
| 论文题名： | 基于有限元法的纯电动汽车电池箱结构分析及热特性研究 |
| 关键词： | 纯电动汽车;电池箱;箱体结构;优化设计;热特性 |
| 摘要： | 新能源汽车不燃烧汽油和柴油，因此与传统燃油汽车相比对环境的污染较少。在经历了一段时期的探索后，新能源汽车的主流技术已逐步明确，汽车动力电气化（电动汽车）已经成为其发展的趋向。 电动汽车依靠动力蓄电池箱提供能源。电池箱设计要满足多种行驶工况下的机械性能要求。同时与传统燃油汽车相比，单位重量存储的能量少，使得电动汽车自身的装备质量很大，因此影响了最高车速的提高和整车的加速性能。 本文对某汽车有限公司正在研发的一款纯电动汽车所装载的电池箱进行结构分析及热特性研究。首先在Pro/E中建立电池箱模型，之后通过使用有限元分析理论和有限元分析软件ANSYS Workbench14.5对电池箱下箱体的静力学性能和整体结构的动力学性能进行分析与研究，并根据电池箱下箱体的静力分析结果对其进行结构优化改进设计，最后对单体电池、单个电池组及电池箱下箱体的温度场进行仿真分析，并根据电池箱下箱体的温度场分析结果对其进行热-结构耦合有限元分析。主要工作如下: (1)建立单体电池、单个电池组及电池箱的三维实体模型，并完成单个电池组及电池箱模型的装配。 (2)将Pro/E建立的电池箱下箱体的三维模型导入有限元分析软件ANSYSWorkbench中，对其进行静力分析，得到电池箱下箱体的等效应力云图，其分析结果为电池箱下箱体进一步优化设计提供了理论依据。将其中某一节点的强度分析结果与运用第四强度理论计算结果进行对比分析。 (3)从动力学角度阐述了模态分析原理，利用ANSYS Workbench软件简化了电池箱整体结构模型，运用Block Lanczos法提取了电池箱整体结构前十阶约束模态。 (4)根据电池箱下箱体静力学分析结果，对电池箱下箱体不满足强度要求的部位进行改进，并且对其进行尺寸优化设计，对优化改进后的结构进行动静力学分析验证。 (5)利用ANSYS Workbench分析软件，首先对单体电池放电过程中电池表面的温度场进行仿真运算，在一定的环境温度下，分析不同放电倍率对电池表面温升的影响，然后仿真分析单个电池组在放电过程中的电池表面温度场，最后对电池放电过程中电池箱下箱体的温度场进行仿真运算。 (6)对单个电池组进行放电过程中电池表面的温升测试，与仿真结果进行分析对比。 (7)对优化改进后的下箱体结构进行热-结构耦合分析，验证结构是否满足强度要求。 |
| 作者： | 董相龙 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 张维强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京农业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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