电动汽车快换电池锁止装置设计及疲劳寿命分析
近年来，我国汽车数量不断增多，使得石油消耗和环境污染越发严重，而新能源汽车尤其是电动汽车的发展可以有效缓解上述情况。电动汽车可以分为充电和换电两种模式，换电模式作为电动汽车动力电池的一种有效补给方式，优势显而易见。而电池快换技术作为换电模式中一项重要技术，电池锁止机构又是快速更换和固定电池的重要结构。因此，它的设计不仅要满足电池的快速锁止和解锁，还要保证其锁止安全性和疲劳耐久性。本文将针对底盘换电的方式，以及现有电池锁止机构（装置）的优缺点，设计一种强度高、耐久性强的快换电池锁止装置。通过分析该装置的静动态特性和疲劳寿命，验证该装置的结构安全性和疲劳耐久性。主要工作内容如下： （1）结合底盘换电的特点，并根据快换电池锁止装置的设计要求，制定快换电池锁止装置总体方案。建立快换电池锁止装置三维模型，同时为了更好的研究快换电池锁止装置的性能特点，建立某型电池包三维模型，并对其进行装配得到两种布置形式的模型，通过分析选择其中一种较优布置形式的模型（即整体结构模型）。 （2）建立快换电池锁止装置和整体结构有限元网格模型。分析该装置在颠簸急转弯和颠簸急刹车两种典型极限工况下的静态特性，得到在这两种工况下该装置的最大应力和最大变形分别位于上锁体锁体内腔和下锁体底座处，最大应力值为264.18MPa，最大变形量0.071179mm，满足结构强度设计要求。 （3）对快换电池锁止装置进行模态分析，得到该装置前六阶固有频率和振型。结果表明，快换电池锁止装置第一阶固有频率1905.9Hz，该装置不会发生共振，各阶振动的部位主要发生在下锁体。分析整体结构模态特性，验证了电池包在安装快换电池锁止装置后不会发生共振，同时为后续分析该装置的疲劳寿命奠定基础。 （4）对整体结构进行谐响应分析，得到整体结构频率响应结果的合理性。最后根据整体结构频率响应结果，结合nCodeDesignlife软件，并根据估算的材料S-N曲线和加速度载荷密度谱计算了整体结构Z、Y、X三个方向的随机振动疲劳寿命。结果表明，本文设计的快换电池锁止装置的疲劳寿命均高于国家振动测试标准值，满足疲劳寿命要求。
电动汽车;换电模式;锁止装置;静动态特性;疲劳寿命
华东交通大学
硕士
机械
孟飞;徐尤南
2023
中文
U469.72
2023-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）