毕业设计（论文）任务书
    设（论文）题目   某型动力电池电池箱结构设计   
                 
学院名称       机械与汽车工程学院 
专  业 （班 级）         车辆工程11-1班           
姓  名 （学 号）           马雷廷(20111016)         
指  导  教  师              张  炳  力             
系（教研室）负责人                    张  炳  力                     
一、毕业设计（论文）的主要内容及要求
1.任务及背景：
  目前，节能环保汽车的开发，已受到各国政府和各大汽车公司的高度重视，其中电动汽车已成为主要的发展方向之一。电池是电动汽车的核心部件之一，而锂离子电池因具有电压高、比能量高、比功率大、循环性能好和自放电低等优点，成为电动汽车和混合动力汽车的主导电源。锂离子电池的成组方式对电池的使用寿命和可用功率有着重要影响，因此有必要针对电池的串并联方式做深入探讨。电池箱作为电池的载体和保护装置，其强度刚度和动力学表现尤为重要。为满足新能源汽车轻量化的需求，箱体的结构设计和材料选择需要认真权衡。由于电池包电压高，因此电池箱体的绝缘设计，线路布置和多元件在箱体上的集成和密封也成为了电池包设计的重要考量因素。
  设计任务主要包括：电池容量计算、电池组成组方式分析、电池模组及电池箱箱体设计、电池箱体分析
2.工具环境：计算机、catia、Hyperworks、Macrosoft office
3.成果形式：
1) 毕业论文一份
2) 英文文献翻译一份
3) 答辩ppt一份
4) 电池箱设计图纸两份（A0）       
4.着重培养的能力：培养综合运用所学知识的能力，交叉学科学习能力，实践能力和创新能力。
二、应收集的资料及主要参考文献
1.杨书健，电动汽车电池箱动静态特性分析及结构优化                    湖南大学                           
2.孙小卯，谋型电动汽车电池包结构分析及改进设计                      湖南大学
3.车兆华，电池组连接方式的分析研究                福建省福工动力技术股份公司
4.王喜明，混合动力汽车电池参数匹配                              河南科技大学
5.付华芳，纯电动轻型商用车驱动电机与动力电池选型        东风汽车股份有限公司                                                                                              6.Gregory J.Offer,Module design and fault diagnosis in electric vehicle batteries  Imperial College London
7.陈全世，先进电动汽车技术                                    化学工业出版社
8.欧贺国 方献军，RADIOSS理论基础与工程应用                    机械工业出版社
三、毕业设计（论文）进度计划
起 迄 日 期
工  作  内  容
备  注
1月15～3月1日
3月1日～4月10日
4月10日～4月25日
4月25日～5月10日
5月10日～六月1日
6月1日～6月10日
搜索相关资料，并初步浏览所收集的资料，熟悉hyperworks软件操作。
查阅相应书籍专利，进行电池箱体初步设计
对电池箱体结构进行处理，并进行动力学及静力学仿真。
电池箱结构优化设计，并完成电池箱二维图纸，准备毕业论文材料
撰写毕业论文
完成毕业论文，并准备答辩。
      开  题  报  告
 
1、课题的作用、意义
近年来，随着石油资源的枯竭和环境问题日益恶化，以石油资源为动力的传统内燃机汽车将面临严峻的挑战。新能源汽车的开发已成各大汽车公司关注和研发的焦点，一些国家已经或即将出台新的政策鼓励和支持电动汽车及相关部件的发展。锂离子电池因其比能量高、体积小、循环寿命长、环境污染小等优点在未来将取代镍氢等电池成为电动汽车主要动力来源。
锂离子在成组后的性能与单体性能有很大差别，故合理安排电池的串并联顺序对电池的使用安全和容量有重要意义；电池箱体结构作为电池的保护装置，再满足其结构强度的前提下尽可能减轻质量对车辆续驶里程、车辆动力学表现有着重要影响；纯电动汽车电池包为高压电器部件，其高绝缘、高防水性的要求对箱体设计又提出了较大挑战。电池模组作为电池包的基本装配单位，起着单体固定、线束固定和绝缘及电池整体成组的要求，故设计一种新颖的模组结构对电池包的安全和轻量化有着十分重要的作用。
2、完成任务的可能思路和方案
本次设计将以江淮IEV5代电动轿车为设计匹配对象，采用双箱体串联设计，分别布置于车辆的后排座下方和后备箱里。电池组容量设计用汽车动力学中的汽车功率平衡公式计算，电池单体使用国轩电池公司的磷酸铁锂硬壳电池。
模组设计使用catia软件进行零件建模及装配，模组的电池数量由电池串并联形式分析得出。模组设计要考虑电池的电气连接、单体机械固定、模组之间的机械固定、线路电极的绝缘防护及数据采集线束布置和模组电极位置的布置。计划采用pvc材料制作模组的外部防护，使用金属杆件和螺栓螺母作为模组的整体支撑和紧固。
电池箱体设计会考虑电池的整体尺寸及电池的散热风道设计要求，并能在满足机械强度的要求下使箱体的整体质量尽可能轻。箱体的三维建模使用catia软件。根据两个电池箱的模组数量、车辆所能提供的空间、风道空间和风扇所在位置确定箱体外形。
箱体的分析将分为静力学分析、动力学分析及形貌优化三个方面。分析使用的工具为有限元软件hyperworks。Hyperworks是Altair公司提供的企业级CAE解决方案，有丰富的CAD/CAE/CFD软件接口，前处理器hypermesh能进行高质量的几何清理和网格划分；结构求解器radioss融合了线性与非线性仿真、多体动力学仿真和流固体耦合仿真等多种仿真技术，具有可靠、快速、精确、全面易用的优点；优化求解器Optistruct拥有强大的概念优化和细化优化能力，能针对多工况多目标多约束进行拓扑优化、形貌优化、形状优化和尺寸优化。是现代器械工程广泛应用的优化设计求解器。
静力分析中将使用壳单元进行网格划分，电池的载荷分为加速、匀速、制动和转向四个工况。通过分析四个工况检验电池箱体在车辆使用过程中是否会发生静力破坏。
动力分析分为模态分析和瞬态分析。模态分析将分析电池箱体的前十阶固有频率和振型，检验其是否与车身固有频率、路面激励或发动机工作频率发生共振。模态结果会作为下一步优化设计设计目标之一。瞬态分析将激励施加与电池与车身的固定点上，使用国家标准规定的定频振动工况的一个或多个周期作为载荷曲线，分析电池箱在动态载荷下的应力和应变。
电池箱为薄壁结构，故优化方式为形貌优化，设计合理的加强筋以提高箱体的固有频率，提高箱体的整体强度和刚度。
在以上步骤完成后将完成电池包三维数模的最终装配，并绘制出电池箱体和模组的装配图和零件图。所有设计过程和分析结果将编写为毕业论文。
                   
3、主要仪器和设备  计算机、catia三维建模软件和hyperworks有限元分析软件。
4、主要参考文献
1.杨书健，电动汽车电池箱动静态特性分析及结构优化                    湖南大学                           
2.孙小卯，谋型电动汽车电池包结构分析及改进设计                      湖南大学
3.车兆华，电池组连接方式的分析研究                福建省福工动力技术股份公司
4.王喜明，混合动力汽车电池参数匹配                              河南科技大学
5.合肥汽车付华芳，纯电动轻型商用车驱动电机与动力电池选型        东风汽车股份有限公司                                                                                              6.Gregory J.Offer,Module design and fault diagnosis in electric vehicle batteries  Imperial College London
7.陈全世，先进电动汽车技术                                    化学工业出版社
8.欧贺国 方献军，RADIOSS理论基础与工程应用                    机械工业出版社
指导教师评语：（建议填写内容：对学生提出的方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务的建议、注意事项等）     
                            指导教师签名：
                                            20  年  月  日