纯电动汽车动力电池包结构轻量化设计

为实现某纯电动汽车动力电池包的轻量化设计,结合电池包各结构件的功能属性与结构特征,通过更换铝合金材料以及形貌、拓扑、尺寸优化等CAE仿真方法对电池包中的不同结构件进行优化,使电池包在保持良好静态性能的条件下,整体质量减轻6.2%,且动态性能得到明显改善。对优化后的电池包实体进行安全性能测试,结果表明,电池包各项安全性能指标均满足国家标准要求,优化设计方案具有可行性。     

连续纤维复合材料电池包上盖的设计研究

轻量化技术可有效提高新能源汽车续航能力和驾驶性能,已被广泛应用于汽车的生产制造中。连续纤维复合材料在比强度、比刚度、热膨胀系数与抗疲劳性能等方面比传统金属更具有优势,开启了轻量化新时代。文章以新能源汽车核心部件电池包为研究对象,基于高压树脂传递模塑成型（HP-RTM）工艺,根据碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料的材料特点,对电池包上盖进行了轻量化设计。通过结构优化、工艺优化、连接方式优化等技术手段完成了电池包上盖的轻量化量产方案。电池包样机测试结果表明,采用碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料制作的电池包上盖可以有效提升电池包结构的强度、刚度以及耐疲劳性,综合减重达50%以上。文章所述的连续纤维复合材料轻量化设计方案也可为汽车其他零部件设计提供指导。     

纯电动汽车电池包轻量化设计综述

纯电动汽车因其清洁、无污染的特性,成为各国研发的重点方向。其电池包是整车的核心部件,起承载和保护动力电池组的关键作用,其结构设计的轻量化是汽车轻量化、提升续驶里程的关键途径。电池包服役过程中需承受来自地面的各种冲击载荷,箱体结构的强度、刚度及安全性等均会对电池包性能产生影响。通过总结不同品型电池包在结构设计、材料选用、静态特性和动态特性 4个方面的性能参数,从这 4个方面比较了不同轻量化设计电池包对材料的性能要求,评估了不同材料的轻量化效果,为选用合适的轻量化材料用于电池包的结构设计提供参考和理论指导。     

某新能源汽车复合材料电池包轻量化设计

电池包是电动汽车的动力源,其中下箱体及模组安装板是电池包的主要承载部件,采用碳纤维复合材料代替原不锈钢材料对下箱体及模组安装板进行轻量化设计。上箱体兼顾到制造成本问题,使用原不锈钢材料。结果表明,采用碳纤维复合材料的电池包在满足力学性能的同时,相比于原不锈钢材料,电池包重量指标得到了较大的改善。     

基于安全、轻量化、可靠性多目标的新能源汽车电池包壳体开发

电池包作为新能源汽车的动力源,是新能源汽车最重要的部件之一,而电池包壳体对电池包乃至整车起重要保护作用,是新能源汽车的关键部件。电池包壳体质量占整车的2%～6%,电池包壳体对汽车轻量化同样起到重要作用。基于全球汽车产业的节能减排发展目标,从安全性、轻量化、可靠性3个角度出发,论述了新能源汽车电池包壳体开发的行业发展现状,展望其未来的发展趋势,同时针对这一领域存在的共性关键技术问题进行了讨论。     

PHEV电池包热管理系统设计优化与仿真分析

为实现电池包热管理系统低能耗和高效率散热的目的,文章通过流体动力学（CFD）仿真及实验对某插电式混合动力汽车（PHEV）乘用车电池包热管理系统进行优化研究。电池包热管理系统采用液冷散热,流场压力损失设计目标值为27kPa。初始方案中,流场压力损失实测值约为60 kPa,CFD仿真分析表明,液冷系统流场进出口是产生压力损失的主要部件;采用增大进出口管径的方法对液冷系统进行优化,仿真和实验结果表明,优化后的液冷系统压力损失减小至26 kPa左右;液冷系统流场优化后,对电池包散热特性进行仿真和实验分析,结果表明,在67.6 kW工况下电池包最高温度为53.2℃,低于目标值55℃。综合分析可以得出结论,优化后的电池包液冷系统各项指标达到目标状态。     

轻量化系数2.0级车身关键设计及制造技术

汽车的轻量化有着巨大的经济、社会及环境效益,车身轻量化是其中的重要组成部分。新能源汽车需要搭载大容量动力电池以增加续驶里程,电池的安全性也十分重要,要求车身在保证车内乘员和电池安全性的同时提供尽量大的电池包安装空间,又要兼顾轻量化,这些目标给车身设计开发带来了诸多挑战。以一款电动轿跑车为例,介绍了一些关键的轻量化设计和制造技术,实现了C-NCAP五星和C-IASI优秀的碰撞安全性,以及轻量化系数2.03的行业领先水平。     

新能源汽车电池包箱体结构的轻量化研究现状

通过分析现有电池包箱体的研究状况,对电池包箱体的材料选择、结构设计和制造技术进行了梳理.在选材上,轻质合金箱体是目前电池包箱体轻量化的主要用材;在结构设计上,箱体的耐撞结构、加强筋和内部模组隔板是设计时考虑的重要因素.最后,提出车身-底盘电池包结构一体化、一次成型和连接技术轻量化将是电池包箱体结构设计的主要趋势.     

有限元分析在重卡传动轴法兰叉优化设计中的应用

为满足整车轻量化和长寿命设计的要求,对重卡传动系关键部件的传动轴端面齿法兰叉进行轻量化和结构优化,利用有限元分析软件对优化前后的法兰叉模型进行应力分析,计算给出端面齿法兰叉在优化前后的应力分布云图,验证优化设计的合理性,提高疲劳寿命,减轻重量。为汽车传动系统零件及类似结构件的轻量化、结构优化提供了一种快捷且有效的解决方案。     

基于侧碰耐撞性的B柱轻量化设计

研究了薄壁梁三点弯曲工况压溃力与材料强度和板厚的关系,并提出了一种B柱轻量化设计方法。对于B柱下端,侧撞时发生压溃折弯,可近似等效为三点弯曲工况,且用高延性高强钢代替普通的强度较低的高强钢,进行B柱下端的轻量化设计。至于B柱上端,因其侧撞时主要发生刚性转动,可等效为静力学问题,施加侧撞等效静载力,将B柱上端划分成N段,利用Optstruct软件对各段板厚进行优化。最后以某车型为例,将B柱上、下端优化方案导入整车侧撞模型中进行优化。结果表明优化后B柱关键部位的侵入速度和侵入量与原始设计几乎相当,证明该轻量化设计是有效的,优化实现了24%(1.9 kg)的轻量化效果,而其耐撞性不受影响。     

城市客车车身结构有限元分析与优化

轻量化设计作为目前汽车节能减排、降低油耗、提高整车性能的一个重要手段受到了越来越多的重视。本文建立车身结构有限元模型,根据城市客车运行工况,分别选取弯曲工况、弯扭组合工况和转弯工况评价某6120城市客车车身结构的静态特性并进行分析,选取底架、顶盖前部部分结构件和后围上部角铁作为尺寸优化对象,以结构件壁厚为设计变量,以材料屈服极限为约束函数,以模型体积最小化为目标函数进行尺寸优化。     

纯电动汽车电池包壳体轻量化材料应用及研究进展

电池包能量密度的提升是增加电动车续航的关键,降低电池包壳体重量能有效提升电池包能量密度。电池包壳体分为下壳体和上盖,对高强钢、铝合金、SMC、碳纤维复合材料等轻量化材料在电池包壳体上的应用情况进行了综述,浅析了不同材料和工艺在应用中的优缺点,并对电池包壳体轻量化材料的最新研究进展和未来发展的技术路线进行了简介。     

解析纯电动汽车的动力电池包轻量化

锂离子动力电池包系统在纯电动汽车中的应用最为广泛,动力电池包是利用1个封闭盒形结构将BMS、热管理系统、模组架以及动力电芯等组件组合在一起。纯电动汽车的重量很大程度上取决于动力电池包的重量。因此,电池包的轻量化对于纯电动汽车的轻量化有着十分重要的作用。因此,文章对纯电动汽车的动力电池包轻量化的实现方法进行了详细的介绍。     

铝合金铸造副车架开发

以铝合金材料代替传统钢材是乘用车底盘结构件轻量化设计的有效方式之一,尤其在高端乘用车上应用更为广泛。介绍了铝合金副车架的设计开发过程。开发实践表明,采用铝合金材料及挤压铸造工艺,通过合理的结构设计及系统的工艺开发,可达到底盘系统对于结构件强度及耐久性的严格要求,提高整车的轻量化水平。     

某小型电动汽车复合材料夹层地板结构抗弯性能分析与改进

当前大多车身轻量化设计均围绕着白车身非结构件进行,为进一步达到轻量化的目的,提出一种碳纤维/环氧树脂与硬质PVC泡沫复合的新型夹层结构,并应用于某小型电动汽车地板。根据复合材料层合板理论建立有限元模型,并对其进行抗弯特性分析。在原方案基础上提出抗弯特性结构优化方案,提高了汽车地板抗弯性能,达到弯曲刚度目标设定。通过阶梯式结构设计进一步减轻地板质量,并分析了地板抗冲击性能,为复合材料在汽车结构件上的应用提供了参考。     

泡沫铝复合结构改善汽车侧撞安全的仿真研究

泡沫铝结构的轻量化与高比吸能的特点,使其成为潜力巨大的汽车吸能材料。本文中探索泡沫铝复合结构在汽车侧面碰撞过程中吸收碰撞能与降低加速度的机理与贡献。首先建立泡沫铝结构的CAE模型,并通过试验获取材料参数,为仿真提供基础数据,接着进行多目标优化,最后以某汽车门槛横梁加装泡沫铝结构来验证其吸能效果。结果表明,优化后的设计方案明显降低了加速度,减小了侵入量,满足了车身轻量化与高吸能的设计要求。     

车身泡沫填充铝合金波纹夹芯板结构性能分析与优化

针对汽车轻量化和碰撞安全性需求,制备一种泡沫填充铝合金波纹夹芯板复合结构。通过试验和仿真分析,探讨了该夹芯板的压缩、弯曲和抗冲击特性,采用正交试验分析了夹芯板面板和波纹芯板的厚度对其结构抗冲击性的影响,获得板材厚度组合方案。采用变密度法,对夹芯板填充泡沫的分布进行拓扑优化,在保证冲击特性的前提下尽量减小填充泡沫的体积。最后将优化后的夹芯板结构应用于某汽车前车门外板,评价其性能。结果表明,前车门外板采用夹芯板结构后最大侵入量和侵入速度均有不同程度的降低,满足了提升车身轻量化和安全性的设计要求。     

基于响应面和kriging代理模型的汽车B柱优化设计

为保证B柱耐撞性,同时减轻其质量以实现汽车轻量化,对某轿车B柱侧面碰撞进行了有限元分析.针对B柱外板、内板和两加强板厚度,设计了L16(45)正交试验,并由此进行仿真,得到胸部和腹部侵入量与侵入速度的数学代理模型.应用序列二次规划对B柱各板厚度进行优化,可知B柱质量减轻11.6％,在兼顾耐撞性的同时实现了汽车轻量化.     

基于拓扑优化的某重卡轮毂轻量化设计

对某重卡前轴轮毂在设计工况下的静强度性能进行了有限元分析,并对该轮毂结构进行了轻量化设计.采用拓扑优化方法,以最大设计空间为优化的基结构,以重量最轻为目标函数,以结构的静强度性能为约束条件,进行了优化迭代计算.轻量化设计后,减轻了轮毂的重量,且轻量化结构满足强度要求.     

商用车PDCPD顶盖开发关键技术研究

文章对PDCPD顶盖轻量化设计与性能控制方法进行了分析,介绍了PDCPD顶盖制备工艺及关键技术,分析了PDCPD顶盖的轻量化效果及应用优势,为企业在大型PDCPD结构件的开发上提供指导。