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应用分析

ApplicationAnalysis

某混合动力轿车电池箱疲劳耐久性分析

BatteryBoxDurabilityAnalysisofHybridVehicle

罗志民，冯富春，李宝华，赵晓军，刘丽荣

力神动力电池股份有限公司（天津，300384）

LouZhimin,FengFuchun,LiBaohua,ZhaoXiaojun,LiuLirong

LishenPowerBatteryCo.,Ltd.(Tianjin,300384)

摘要：电池箱是动力电池系统的核心部件，是保证动力电池及其内部器件安全的屏障。本文基于proe进行三维建模，采用有

限元及疲劳分析技术对电池箱在鹅卵石路工况下的疲劳耐久性进行分析。通过分析预测了电池箱体及吊装支架处的疲劳强度及

疲劳寿命，可为电池箱的安全设计提供重要参考。

关键词：电池箱疲劳分析疲劳寿命安全性

Abstract:Batteryboxisthecorecomponentofbatterypowersystem,whichcanensurethesafetyofthebatteryandothercomponents.Based

onthemodelbuiltbyproesoftware,durabilityanalysisofbatteryboxiscarriedoutonthecaseofcobblestoneroadbyusingthefatigue

analysistechnology.Thefatiguedamageandfatiguelifeofthebatteryboxhavebeenanalyzed,whichcanprovidesafetydesignreference

forbatteryboxdesign.

Keywords:Batterybox,Durabilityanalysis,Fatiguelife,Safety

［中图分类号］U461.2［文献标识码］A文章编号：1561-0349（2015）11-0057-03

1引言

本文针对国内某混合动力汽车电池箱进行研究，通过

，为结构力学分析提供实

随着能源紧缺及环境污染问题的日益加剧，新能源汽车

验数据。基于前期箱体静力学分析得到的应力应变分析结果，

成为当今汽车领域研究的热点，安全、节能和环保已成为当

采用疲劳分析技术，对电池箱在鹅卵石路况下的疲劳损伤及

前汽车工业发展的三大趋势。和其他交通工具一样，电动汽

车必须综合考虑各部件的安全性及使用寿命等方面的要求

[1]。

疲劳寿命进行分析，预测了箱体吊装支架处的疲劳寿命。分

析表明，箱体及两侧的吊装支架在所加载的加速度谱工况下，

汽车在行驶过程中产生的各种振动冲击载荷，会对动力电池

系统的结构强度产生很大影响。电池箱是电池系统的重要部

件，是保证系统安全的重要屏障。电池箱主要有2种失效模式：

结构损伤值能够满足目标要求，可为箱体的安全设计提供重

要参考

[2]。

2电池箱几何模型

。电池系

电池箱采用Proe进行三维建模，模型如图1所示。箱体

统成本昂贵，如果单纯采用试验方法进行研究，不但增加研

长580mm，宽550mm，高280mm。整个箱体采用铝型材通过

发成本、延长开发周期，而且试验过程中，电池系统也存在

搅拌摩擦焊进行焊接，吊装支架通过缝焊与箱体连接。箱体

短路起火等安全隐患。随着计算机技术和数值计算方法的快

通过吊装支架上的八个固定点与车体连接。经过估算，整个

速发展，基于有限元理论的CAE分析技术，在动力电池系统

电池箱约重250kg（包括电池、箱体、线束、BMS、接插件等）。

安全领域得到了广泛应用。对动力电池箱来说，CAE分析技

术主要用于电池箱在极限载荷下的静力学分析、振动冲击等

动力学分析、疲劳耐久性分析，以及基于拓扑优化和形貌优

3有限元模型

化的结构优化设计。为了便于分析并保证模拟的准确性，将箱体中的倒角、

?电源世界2015/11|57

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小孔等进行几何简化。在有限元前处理软件中，对箱体零部

件进行抽中面处理，并对不闭合和残缺的面进行修补。采用

四面体壳单元对箱体模型进行划分，单元尺寸取5mm，共离

散39140个单元、42621个节点。吊装支

单元处理，实际的焊接形式与模拟方式见图2所示。固定点

螺栓采用刚性单元进行模拟，其模拟方式见图3，螺栓孔采用

固定约束，限制其6个方向的自由度

[3]。

图4铝合金拉伸