閆琳,楊瑞兆,李少敏
(陜西重型汽車有限公司,陜西 西安 710200)
純電動汽車具有零排放、噪音小、運行平穩及結構簡單等特點[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重要的影響[2]。
現對某純電動牽引車側置電池支架結構進行靜強度分析,計算不同工況下電池安裝支架受載時的應力,并對結構強度進行校核,使電池包結構在滿足強度要求。
某純電動牽引車側置電池安裝在車架縱梁,如圖1所示。
建立該系統的有限元模型,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
模型中,電池支架材料為650L,材料參數如表1。
約束車架縱梁兩端的自由度,對電池支架進行垂向沖擊、轉彎、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
表2 加載載荷
通過對電池支架的強度分析,得到支架的最小靜態安全因子,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。
現對原電池支架進行結構改進,對原電池支架應力集中區域(見圖4),增加固定點,支架邊緣增加翻邊設計,增加支架強度,分散螺栓安裝處的受力,改進結構如圖5所示。
圖4 原電池支架應力集中區域
圖5 改進結構示意圖
現對改進后的電池支架進行有限元分析,驗證其結構的強度。
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。
對比兩種結構電池支架的最小靜態安全因子,如表3所示。
表3 安全因子對比結果
表3可以看出,電池支架結構改進后,支架的強度得到了明顯改善。
(1)建立了純電動車側置電池支架的有限元模型,通過有限元分析,發現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構改進,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。說明結構改進有效。