純電動汽車動力電池箱總成布置分析及優(yōu)化

【摘要】：電動汽車因其排放低、噪聲小、能量利用率高及能量來源廣正成為汽車領域的新方向。但考慮開發(fā)成本,目前電動汽車的開發(fā)還是以基于原燃油車進行電氣化改裝為主。電池技術的受限,使得電池的能量比比傳統(tǒng)燃油低很多,從而導致電池箱重量占整車質(zhì)量比重大,進而使基于傳統(tǒng)車輛開發(fā)的電動車整車操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性較差。因此對于改裝電動汽車動力電池箱總成對整車動力學性能以及底盤動態(tài)剛度的影響研究是在電動汽車開發(fā)中不容忽視的工作。本文以項目組正在開發(fā)的一款換電純電動汽車為研究對象,對動力電池箱總成對整車的操縱穩(wěn)定性及底盤動態(tài)剛度的影響開展了研究。該款純電動汽車由一傳統(tǒng)商務車型改裝而來,根據(jù)整車性能要求提出了換電電動汽車的底盤布置方案,設計了動力電池箱結構,并對典型工況下的動力電池箱結構的靜態(tài)性能進行了分析。根據(jù)電動汽車的整體布置,對整車操縱穩(wěn)定性開展了研究,基于多體動力學理論和ADAMS/CAR,分別建立了原傳統(tǒng)版及電動版的整車剛彈耦合多體動力學模型。在此過程中對縱臂扭轉(zhuǎn)梁后懸架基于Hyper Mesh建立了有限元模型,進行了自由模態(tài)分析,并得到了縱臂扭轉(zhuǎn)梁柔性體MNF中性文件,進而建立了剛?cè)狁詈吓まD(zhuǎn)梁后懸架動力學模型,然后根據(jù)各總成參數(shù)建立了其他剛性子系統(tǒng):前麥弗遜獨立懸架、防傾桿、齒輪齒條轉(zhuǎn)向系、輪胎子系統(tǒng)、動力子系統(tǒng)、車身子系統(tǒng)、電池箱子系統(tǒng)。按照國家標準對改裝前后的車輛模型分別進行了轉(zhuǎn)向盤角階躍試驗、轉(zhuǎn)向盤角脈沖試驗、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗、蛇形試驗,并進行了對比分析。針對改裝過程中結構因素的改變,本文對結構因素對整車操縱穩(wěn)定性的影響進行了分析,包括質(zhì)心前后位置、上下位置、載荷。應用ADAMS/Insight基于操縱穩(wěn)定性對動力電池箱總成布置位置進行了優(yōu)化,確定了電池箱布置位置。最后采用有限元法對底盤動態(tài)剛度進行了分析,把電池箱作為柔性體來研究其對底盤動態(tài)剛度的影響。分析了改裝前后底盤模態(tài)的變化及電池箱連接機構數(shù)量對底盤動態(tài)剛度的影響,并基于底盤動態(tài)剛度性能優(yōu)化了電池箱連接點布置位置。 【關鍵詞】：純電動汽車 動力電池箱總成 動力學建模 操縱穩(wěn)定性 底盤動態(tài)剛度
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 電動汽車發(fā)展及現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 電動汽車底盤布置方案綜述13-14
• 1.4 本文研究內(nèi)容14-16
• 第2章 電動汽車底盤布置方案及電池箱結構設計16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 電動汽車整車性能要求及技術路線16-17
• 2.2.1 電動汽車性能要求16
• 2.2.2 技術方案16-17
• 2.3 車輛操縱穩(wěn)定性影響因素分析17-19
• 2.3.1 改裝電動汽車結構因素的改變17-18
• 2.3.2 結構因素對操縱穩(wěn)定性影響分析初探18-19
• 2.4 底盤布置方案設計19-20
• 2.5 電池箱結構設計與初步分析20-27
• 2.5.1 電動汽車整車性能計算20-21
• 2.5.2 動力電池箱結構設計21-24
• 2.5.3 動力電池箱靜態(tài)結構分析24-25
• 2.5.4 整車參數(shù)變化25-27
• 2.6 本章小結27-29
• 第3章 整車剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ偷慕?/span>29-48
• 3.1 引言29
• 3.2 ADAMS/Car及建模準備29-31
• 3.2.1 ADAMS/Car概述29-30
• 3.2.2 建模假設條件及參數(shù)的獲取30-31
• 3.2.3 整車坐標系設置31
• 3.3 麥弗遜前懸架模型的建立31-36
• 3.3.1 麥弗遜前懸架拓撲結構分析31-32
• 3.3.2 前懸架虛擬仿真模型建立32-33
• 3.3.3 前懸架運動仿真及分析33-36
• 3.4 扭轉(zhuǎn)梁后懸架剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕?/span>36-41
• 3.4.1 扭轉(zhuǎn)梁后懸架拓撲結構分析36
• 3.4.2 縱臂扭轉(zhuǎn)梁有限元模型的建立36-39
• 3.4.3 剛?cè)狁詈虾髴壹芙?/span>39-40
• 3.4.4 后懸架運動仿真及分析40-41
• 3.5 其他子系統(tǒng)動力學模型的建立41-46
• 3.5.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型建立41-43
• 3.5.2 橫向穩(wěn)定桿模型的建立43
• 3.5.3 輪胎模型的建立43-44
• 3.5.4 車身模型的建立44-45
• 3.5.5 動力電池箱模型的建立45
• 3.5.6 動力系統(tǒng)模型的建立45-46
• 3.6 整車仿真模型的建立46-47
• 3.6.1 傳統(tǒng)燃油版整車模型46
• 3.6.2 電動版整車模型46-47
• 3.7 本章小結47-48
• 第4章 操縱穩(wěn)定性分析及電池箱位置優(yōu)化48-63
• 4.1 引言48
• 4.2 改裝前后整車操縱穩(wěn)定性對比分析48-55
• 4.2.1 轉(zhuǎn)向盤角階躍試驗對比分析48-49
• 4.2.2 轉(zhuǎn)向盤角脈沖試驗對比分析49-51
• 4.2.3 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗對比分析51-53
• 4.2.4 蛇形試驗對比分析53-55
• 4.3 電動汽車操縱穩(wěn)定性影響因素分析55-59
• 4.3.1 質(zhì)心高度的影響55-57
• 4.3.2 質(zhì)心前后位置的影響57-58
• 4.3.3 載荷對操縱穩(wěn)定性的影響58-59
• 4.4 基于操縱穩(wěn)定性的電池箱布置優(yōu)化59-62
• 4.4.1 電池箱布置空間范圍確定59-60
• 4.4.2 優(yōu)化設計及驗證60-62
• 4.5 本章小結62-63
• 第5章 底盤動態(tài)剛度分析及連接布置優(yōu)化63-74
• 5.1 引言63
• 5.2 底盤有限元建模63-65
• 5.3 電池箱對底盤動態(tài)剛度影響分析65-68
• 5.4 連接點數(shù)量對底盤動態(tài)剛度的影響分析68-70
• 5.5 電池箱連接點位置優(yōu)化70-72
• 5.6 本章小結72-74
• 結論74-75
• 參考文獻75-80
• 致謝80

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