纯电动牵引车侧置电池支架结构优化分析

闫琳，杨瑞兆，李少敏

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

前言

纯电动汽车具有零排放、噪音小、运行平稳及结构简单等特点[1]。电池包为整车提供动力，电池包的安装强度、对整车的使用性能和安全有着至关重要的影响[2]。

现对某纯电动牵引车侧置电池支架结构进行静强度分析，计算不同工况下电池安装支架受载时的应力，并对结构强度进行校核，使电池包结构在满足强度要求。

1 有限元分析

1.1 电池支架有限元建模

某纯电动牵引车侧置电池安装在车架纵梁，如图1所示。

建立该系统的有限元模型，支架钣金件采用壳单元，铸件采用实体单元，电池包用Mass代替，简化模型如图2所示。

图1 动力电池装配示意图

图2 有限元模型

1.2 材料参数

模型中，电池支架材料为650L，材料参数如表1。

1.3 边界条件及加载载荷

约束车架纵梁两端的自由度，对电池支架进行垂向冲击、转弯、制动工况的分析；

三种工况加载载荷如表2所示。

表1 材料参数

表2 加载载荷

1.4 分析结果

通过对电池支架的强度分析，得到支架的最小静态安全因子，如图3 所示。

图3 电池支架最小安全因子

由图3 可以看出，垂向冲击工况下，电池支架最小安全因子小于1，不满足强度要求。

2 电池支架结构改进

现对原电池支架进行结构改进，对原电池支架应力集中区域（见图4），增加固定点，支架边缘增加翻边设计，增加支架强度，分散螺栓安装处的受力，改进结构如图5所示。

图4 原电池支架应力集中区域

图5 改进结构示意图

现对改进后的电池支架进行有限元分析，验证其结构的强度。

3 改进电池支架分析

通过对改进后的电池支架强度进行分析，得到改进后支架的最小静态安全因子，如图6 所示。

图6 改进电池支架最小安全因子

由图6可以看出，改进后的电池支架在三个工况下，最小安全因子均大于1，满足强度要求。

4 电池支架强度对比

对比两种结构电池支架的最小静态安全因子，如表3所示。

表3 安全因子对比结果

表3可以看出，电池支架结构改进后，支架的强度得到了明显改善。

5 结论

（1）建立了纯电动车侧置电池支架的有限元模型，通过有限元分析，发现原电池支架在垂向冲击工况下不满足强度要求。

（2）对原电池支架进行结构改进，并再次进行有限元分析，改进支架在三种工况下，最小安全因子均大于 1，满足强度要求。说明结构改进有效。