發(fā)布時間：2020-11-19 03:04

　　 隨著全球能源短缺及環(huán)境污染問題的加劇,輕量化、零排放已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代汽車主要的研究方向,以電動汽車為首的新能源汽車得到大力的推廣、研究和發(fā)展。電池是電動汽車的動力來源,動力電池包則是用來安裝、固定及保護(hù)動力電池的重要部件。為了保證足夠的續(xù)航里程,電動汽車所承載電池一般達(dá)到整車質(zhì)量的30%~40%,而動力電池包箱體現(xiàn)在普遍應(yīng)用鋼制材料,整體質(zhì)量過重,增加車輛負(fù)荷,減少續(xù)航里程。本次研究將某款電動汽車的動力電池包進(jìn)行簡化,設(shè)計出一款等效動力電池包,并將箱體為傳統(tǒng)鋼制材料與三種不同厚度的泡沫鋁夾心材料的動力電池包進(jìn)行有限元碰撞仿真,對比其結(jié)果,選擇出材料性能最優(yōu)的動力電池包進(jìn)行整車碰撞仿真,驗證其合理性。(1)闡明泡沫鋁材料的性能特點,介紹泡沫鋁制備方法及現(xiàn)階段在汽車上的應(yīng)用情況。通過試驗,得出泡沫鋁在壓縮過程中主要經(jīng)歷了三個階段,分別是彈性形變階段、屈服平臺階段和致密化階段,并得到泡沫鋁應(yīng)力-應(yīng)變曲線。進(jìn)行金屬-泡沫鋁-金屬的泡沫鋁夾層板的壓縮和三點彎曲試驗得到材料性質(zhì)。(2)設(shè)計化簡后的動力電池包CATIA模型,一種為單一材料的箱體結(jié)構(gòu),一種為夾層材料的箱體結(jié)構(gòu)。完成對動力電池包有限元建模,進(jìn)行仿真分析的前處理。設(shè)計出四種不同材料的箱體形式,分別為Q235鋼、鋁合金-4mm泡沫鋁-鋁合金、鋁合金-8mm泡沫鋁-鋁合金、Q235鋼-8mm泡沫鋁-鋁合金。(3)電池在受到外力的情況下會產(chǎn)生變形,從而導(dǎo)致著火、爆炸等。為驗證電池包的保護(hù)效果和電池在碰撞后是否存在失效情況,進(jìn)行電池單體的平面壓縮試驗得到電池的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,為鋰電池有限元模型的建立提供材料參數(shù)。(4)通過LS-DYNA進(jìn)行仿真運算,得到四種不同材料的動力電池包的碰撞仿真數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,對比在碰撞過程中能量的變化情況、電池整體吸能情況、電池整體位移和電池單體節(jié)點位移,分析四種動力電池包對內(nèi)部電池的保護(hù)程度。(5)將對比后性能最優(yōu)的動力電池包放置于電動汽車的整車模型中進(jìn)行側(cè)面剛性柱碰撞安全性仿真分析。通過分析結(jié)果判斷箱體材料為Q235鋼-8mm泡沫鋁-鋁合金在碰撞過程中對電池保護(hù)效果良好,同時對比于傳統(tǒng)材料Q235鋼的等效動力電池包整體質(zhì)量降低3.26kg,在保證碰撞安全性的同時實現(xiàn)了對動力電池包的輕量化的目的。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：

圖 1-1 中國電動汽車銷量預(yù)測生產(chǎn)出來的新能源汽車主要集中在公共交通方面，隨著政府014年新能源汽車開始進(jìn)入市民家中，至此新能源汽車開始被2017 年新能源汽車在我國的銷售情況[10]見表 1-1 所示。隨著國家的鼓勵政策，預(yù)計在2020年我國電動汽車的銷量將會達(dá)。

第一章 緒論件結(jié)合，進(jìn)行有限元模擬的整車碰撞仿真，結(jié)果表明該款電池系統(tǒng)有助于在車吸收能量，保護(hù)電池安全。經(jīng)過不斷的研究和發(fā)展，目前國內(nèi)外各汽車動力電池包生產(chǎn)廠商開發(fā)出多款符求的動力電池包[13]如圖 1-2 所示。a） 比亞迪 e6 電池包 b） 榮威 e550 電池包 c） Model S 電池包

圖 1-3 論文研究路線流程圖1.4.2 論文結(jié)構(gòu)及研究內(nèi)容論文內(nèi)容安排如下：第一章，緒論。簡要介紹國內(nèi)外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀，大力推動電動汽車發(fā)展是汽車產(chǎn)業(yè)趨勢的要求。介紹電動汽車的重要部件動力電池包的設(shè)計要求、材料、結(jié)構(gòu)及安全性的研究情況。介紹汽車輕量化的發(fā)展現(xiàn)狀。并提出本文的論文結(jié)構(gòu)、研究內(nèi)容及研究方法路線。第二章，泡沫鋁材料特性及試驗研究。闡明泡沫鋁材料的性能特點，介紹現(xiàn)階段泡沫鋁在汽車上的應(yīng)用情況。介紹泡沫鋁的制備方法。進(jìn)行泡沫鋁平面壓縮試驗，得出泡沫鋁在壓縮過程中的吸能特點，并得到泡沫鋁應(yīng)力-應(yīng)變曲線，為后文仿真分析泡沫鋁材料屬性選擇和曲線的勾畫提供依據(jù)。進(jìn)行夾層泡沫鋁板的平面壓縮試驗，試驗得出夾層泡沫鋁板與泡沫鋁材料在壓縮試驗中變形相似，在屈服平臺階段膠粘接的試樣比無膠
【參考文獻(xiàn)】

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1 蘭鳳崇;曾繁波;周云郊;陳吉清;;閉孔泡沫鋁力學(xué)特性及其在汽車碰撞吸能中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];機(jī)械工程學(xué)報;2014年22期

2 甄翠敏;胡天嬌;張麗麗;王輝;;國外電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略及對我國的啟示[J];河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2013年02期

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本文編號：2889598