电动汽车动力电池箱模态分析和试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com参l匐4b电动汽车动力电池箱模态分析和试验研究ModaIanalysisandexperimentalstudyforelectricvehiclepowerbatterypack桑林，叶健诚，董晨SANGLin．YEJian．cheng。DONGChen(国网电力科学研究院实验验证中心，南京210061)摘要：本文运用有限元分析的方法，采用MSO．Patran和MSC．Nastran分析工具，对某一型式的电动汽车动力电池箱因车辆系统本身或行驶路面不平整引起的振动进行了结构动力学分析、自由模态和约束模态特性分析、以及激励的频

2、率响应分析，建立了与实际结构相似的动力电池箱有限元模型。给出了动力电池箱7—10阶模态下的固有频率、最大应力、最大位移数据。并通过实验验证，发现其结构的薄弓弓点和损坏情况。对动力电池箱结构设计改进和优化具有一定的参考价值和工程实际意义。关键词：动力电池箱；有限元分析；模态；频率响应；振动实验中图分类号：U463．6文献标识码：A文章编号：1009—0134(2013)11(下)一0077—03Doi：10．3969／'jf．issn．1009-0134．2013．11(下)．230引言1动力电池箱有限元建模伴随着我国社会经济的快速发展，中国汽车1．1结构的离散

3、化市场的巨大需求与严峻的石化能源供应、生态环对动力电池箱结构进行离散化是有限元建模境污染之间的约束矛盾将越来越尖锐。节能、环的第一步，离散化过程就是将连续的弹性体变成保、安全成为未来汽车技术可持续发展的三大主由有限个单元组成的集合体，也称为网格划分。题。培育电动汽车等战略性新兴产业，实现自主创单元与单元之间靠节点连接，单元之间的载荷靠新，成为我国重大的科技战略需求与战略重点⋯。节点传递。根据某动力电池箱机械结构，采用~1J2015年，我国规划纯电动汽车和插电式混合动Hypermesh软件进行网格划分、材料属性定义、建力汽车累计产销量将达到5oz／辆睇。在电动汽

4、车快立动力电池箱各部件连接关系和有限元模型。电速发展和大规模应用中，动力电池箱作为电动汽池箱采用普通钢结构，为了简化模型，对于用螺车能量供给的来源，与传统内燃机汽车相比，动栓连接的部件，统一采用RBE2进行焊接，忽略几力电池箱的高电压、易电击、机械伤害、燃烧等何模型中的螺栓孔。建立的最终有限元模型：单引起的安全性、稳定性、可靠性成为大家普遍关元类型为六面体单元，单元大小5mm左右，总单注的问题。针对动力电池箱的结构设计与优化、成元数为310323个，节点数为362031,1-，其中RBE2组技术、均衡技术、热管理技术、以及连接接口等焊接单元2658个。动力电池

5、箱外箱和内箱有限元国内外研究机构和生产企业开展了大量的工作。模型和连接效果图如图1所示。本文运用有限元分析方法，采用MSC．Patran和MSC．Nastran软件，对某一型式的动力电池箱因车辆系统本身或行驶路面不平整引起的振动进行l了结构动力学方程推导，结构自由模态和约束模态特性分析、以及频率响应分析，建立了与实际(a)外箱(b)内箱结构相似的动力电池箱有限元模型，最后通过试图1动力电池箱有限元模型和连接效果图验验证，发现了动力电池箱在模拟实际行驶状态1．2结构的动力学方程的给定激励下，其结构的薄弱点和损坏情况。动力电池箱安装在电动汽车内部，在实际行收稿日期

6、：2013-09-03基金项目：国家能源局资助项目(NY20110702—1)；国家电网公司资助项目：电动汽车充换电设施试验与检测技术研究作者简介：桑林(1976一)，男，江苏南京人，高级工程师，硕士，主要从事为电动汽车充换电设施试验测试技术研究。第35卷第11期2013—11(下)【77】学兔兔www.xuetutu.com、I訇驶中可以看成是一个具有一定惯性，弹性和阻尼2．2约束模态分析特性的机械结构或部件单元，按照某种方式连接在有限元软件Patran／Nastran中，对所建有限在一起。对于结构动力响应的有限元分析，通常元模型进行约束模态分析。选取计算阶

7、数仍为l0可采用一组模态参数定量描述，根据建立的结构阶，表2给出了7～10阶模态固有频率和最大位有限元模型和相应的单元属性和材料属性，得到移。结构的质量矩阵和刚度矩阵，再根据一定的算法表27～10阶约束模态计算出结构的特征和特征向量。用模态参数表示的结构动力微分方程形式如下：[M]{}+[C]{)+[]{X}={F(f)}(1)式中，[M]为结构的总质量矩阵；[c】为结构的总阻尼矩阵；[]为结构的总刚度矩阵；{F}为约束模态的各阶振型如图2所示。恒定的外载荷和矩阵；{F(f)}为变化的外载荷矩阵；{)为结构的加速度矩阵；{)为结构的速度矩阵；{}为结构的位移矩

8、阵。由于固有频率与外载荷无关，且当结构