純電動牽引車側(cè)置電池支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

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

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

現(xiàn)對某純電動牽引車側(cè)置電池支架結(jié)構(gòu)進行靜強度分析，計算不同工況下電池安裝支架受載時的應(yīng)力，并對結(jié)構(gòu)強度進行校核，使電池包結(jié)構(gòu)在滿足強度要求。

1 有限元分析

1.1 電池支架有限元建模

某純電動牽引車側(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，鑄件采用實體單元，電池包用Mass代替，簡化模型如圖2所示。

圖1 動力電池裝配示意圖

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，對電池支架進行垂向沖擊、轉(zhuǎn)彎、制動工況的分析；

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

通過對電池支架的強度分析，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，不滿足強度要求。

2 電池支架結(jié)構(gòu)改進

現(xiàn)對原電池支架進行結(jié)構(gòu)改進，對原電池支架應(yīng)力集中區(qū)域（見圖4），增加固定點，支架邊緣增加翻邊設(shè)計，增加支架強度，分散螺栓安裝處的受力，改進結(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 改進結(jié)構(gòu)示意圖

現(xiàn)對改進后的電池支架進行有限元分析，驗證其結(jié)構(gòu)的強度。

3 改進電池支架分析

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

圖6 改進電池支架最小安全因子

由圖6可以看出，改進后的電池支架在三個工況下，最小安全因子均大于1，滿足強度要求。

4 電池支架強度對比

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

表3 安全因子對比結(jié)果

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

5 結(jié)論

（1）建立了純電動車側(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度要求。

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