动力电池包及其与车身安装关系研究开题报告

1. 研究目的与意义

动力电池已成为制约电动汽车发展的关键因素之一，各种动力电池的性能特点及匹配情况成为整车企业关注的要点。为了满足电动汽车高能量密度和短时充电的迫切需求，动力电池集成化技术近年来得到了迅速的发展。传统的电动汽车动力电池集成方式将电芯集成到模组中（Cell to Module），该集成方式电池空间的利用率仅为40%。随着动力电池集成技术的发展，CTP（Cell to Pack）、CTC（Cell to Chassis）、CTB（Cell to Body）等集成技术应运而生。其中，CTB技术通过将电池上壳体与汽车地板合二为一，实现了电池车身的高度集成化，其上下电池壳体和中间的电芯部分构成了类似夹层结构，有效提高了整车的安全性、操纵性及NVH特性。

本课题主要让学生掌握三种动力电池结构，主要利用COMSOL软件，建立CTP、CTC、CTB三种动力电池包的有限元分析模型，研究三种电池包与车身间的安装关系所引起的动力电池包在轻量化、散热性能、振动与噪声辐射性能方面的差异。

2. 课题关键问题和重难点

由于在本科阶段关于动力电池的了解不足，对于三种结构的电池包的相关知识还有很多欠缺，需要自行学习《动力电池结构》《动力电池应用》中关于电池结构的知识。曾经也不曾接触到COMSOL操作及建模，在这一块也要好好的学习。关于建立CTP、CTC、CTB三种动力电池包的有限元分析模型也从未学习过。在研究过程中主要的难点是基于COMSOL软件研究电池结构尺寸、电芯布置形式、边界条件设置、约束设置等所引起的动力电池包在轻量化、散热性能、振动与噪声辐射性能方面的差异。实际操作需要收集大量的图片以及资料来了解相关知识，在完成论文的过程中也会遇到意想不到的难题，比如论文的格式不符合学校的要求，很难全面的去思考此次设计，语言表达不流畅导致令人难以理解等等。

3. 国内外研究现状（文献综述）

文献[1]研究超高强钢电池包底部球击工况的仿真分析方法，通过实物试验验证仿真分析方法的准确性通过建立电池包底部球击的仿真模型，对底部球击工况进行数值模拟，分析球击过程中应力–应变分布和底板承受变形的能量情况。开展底部球击实物试验，并与模拟结果进行对比分析。

文献[2]对电动汽车电池包壳体进行了静态、动态及模态分析。静态分析表明，电池包壳体的应力较小，远小于材料的屈服强度，电池包壳体箱底厚度设计过于保守。动态分析是在汽车极限工况下获得电池包壳体的应力和位移的分布，结果表明最大位移位于箱底。针对不同振动源下电池包壳体的振动响应特性进行态分析，结果表明针对不同路面和工况电池包壳体的前6阶模态主要表现为电池包壳体上箱盖的局部振动，频率在安全范围之内。在此基础上，对电池包壳体进行了结构优化，在电池包壳体满足强度和刚度的条件下，优化后的电池包壳体重量减少了25.54％，达到了轻量化的设计目的。

4. 研究方案

收集资料掌握三种动力电池包的基本结构，及其与车身之间的集成技术优缺点。掌握COMSOL软件三维有限元模型建立方法，建立CTP、CTC、CTB三种动力电池包的有限元分析模型，研究三种电池包与车身间的安装关系所引起的动力电池包在轻量化、散热性能、振动与噪声辐射性能方面的差异。

针对动力电池包不同结构类型及其与车身位置间不同安装关系，建立相应的简化模型。基于简化模型分析电池包的相关特性，包括散热特性、轻量化、声振特性等。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。

第1周 完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准模板。

第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模板，上传至“毕业设计管理系统”。