纯电动汽车电池包箱体轻量化结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

动力电池是电动汽车产业的核心技术之一，直接影响着电动汽车的续航能力与安全性能。当前，动力电池技术仍不成熟，存在着电压平台低、能量密度小以及安全性能差等缺陷。为了满足纯电动汽车的要求，需要成倍增加电池包的体积，致使纯电动汽车的整车质量比同级别燃油汽车高 10%~20%，极大地影响了电动汽车的续航能力与整车动力性能。此外，电池包作为动力电池的主要载体，在维护电池安全和防止外界干扰等方面起到关键性作用。

国内外研究人员对电池包的轻量化设计进行了大量的研究与探索。新加坡学者sunarto kaleg等人采用5052-0系列铝合金作为电池箱体材料，并以最佳材料厚度为基础进行优化设计，得到了最优质量的电池箱体。 美国镁业公司的 neale r. neelameggham 采用压铸镁作为电池壳体材料，有效减轻了电池箱的自身质量并极大改善了电池组的散热性能。北京理工大学王露基于电池箱的稳健性对箱体进行拓扑优化设计，使得优化后的电池箱低阶模态频率提高 40%，质量减轻 10%。上汽集团的张晓红等人和上海工程技术大学的汪佳弄均将碳纤维运用到电池箱体上，通过合理的铺层设计和仿真验证，使电池箱在承载性能不变的前提下极大地减轻了自身质量。

本文结合某纯电动汽车电池包各结构件的结构特性与功能属性，通过拓扑优化、形貌优化与更换材料等方法对电池包内不同结构件进行优化设计，使电池包在保持良好的整体静、动态性能的前提下得到充分优化。同时，对优化后的电池包实体按照国家标准进行安全性能测试，进一步验证方案的可行性。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

本文结合某纯电动汽车电池包各结构件的结构特性与功能属性，通过拓扑优化、形貌优化与更换材料等方法对电池包内不同结构件进行优化设计，使电池包在保持良好的整体静、动态性能的前提下得到充分优化。同时，对优化后的电池包实体按照国家标准进行安全性能测试，进一步验证方案的可行性。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

1) 电池包静动态性能分析

2) 电池包箱体优化设计，主要是其材质优化、尺寸优化、形貌优化、拓扑优化

3) 优化前后性能分析

4. 参考文献

[1]王品健．纯电动汽车动力电池包箱体结构轻量化设计与优化[d]．湖南：湖南大学，2018.

[2]刘舒龙，夏顺礼等．一种电动汽车电池组箱体轻量化设计[j]．汽车实用技术，2016.(11)：10-12.

[3]姜高松．某纯电动汽车电池箱结构设计分析及优化[d]. 湖南：湖南大学，2016.

5. 计划与进度安排

2022.2.24-2022.3.10 收集资料，并完成英文文献翻译

2022.3.11-2022.3.29 撰写开题报告，完成开题工作

2022.3.30-2022.4.10 方案论证，确定工作原理以及结构分析