汽车蓄电池支架设计.pdf

2014(2)
e汽车工程师
FOCUS技术聚焦~4
Design-innovation
年蓄电地支架设
纪荣荣张丽姚慧丽高冬仙李华李功赋冯撃峰
(浙江吉利汽车研究院有限公司)
摘要:汽车蓄电池支架的设计既要考虑其强度及冲压工艺性,又要节省发动机舱空间。其总成多采用“Z字型”和“几字型”
结构,以及“整体焊接”与“整体安装”的安装形式。针对设计中出现的问题,提出増大倒角部分半径和沉台拔模角度以及
降低沉台深度(≤7m)的解决措施。利用CAE有限元分析对加装电动真空泵支架的蓄电池支架进行模态和刚度特性分
析,经模型优化使电动真空泵支架局部模态频率由30.47Hz增加到39.2Hz,大于参考值(35Hz),满足了模态要求。对其
他零件的设计具有一定的借鉴意义。
关键词:蓄电池支架;结构设计;安装形式;有限元分析
Design of Vehicle Battery Bracket
Abstract: Design of vehicle battery bracket not only focuses on the strength and pressing technology, but also emphasizes on
the space saving of engine compartment. The battery bracket presents Z"shape and shows"integrated welding"and
integrated installation"structure. The countermeasures for enlarging the chamfer radius and pattern draft(s7 mm)were put
forward emphasizing on the design problems. Using CAE to simulate the battery bracket and analyze its rigidity property is
introduced, the partial modal frequency was increased from 30.47 Hz to 39.2 Hz through the modal optimization, which
exceeded the reference value(35 Hz), this partial modal frequency meets the modal requirements. This design method has great
significance for the other de
Key words: Battery bracket; Structure design; Installation structure; Finite element analysis
蓄电池支架总成作为车身总成之一,其主要功能
般车用蓄电池的质量在12-20kg,其布置分为
是固定蓄电池装置,以保证蓄电池为汽车正常行驶及横置和纵置2种,如图1所示。在设计蓄电池支架时,
车内电子系统正常运行供电。蓄电池的布置位置和布需根据蓄电池布置位置设计蓄电池支架结构。
置空间,对蓄电池支架的结构设计非常重要,它将直接
影响蓄电池支架本体的强度。增加蓄电池,将使得车身
结构设计时,必须确认其对现有车身结构有哪些影响,
以及需要增加哪些必要的支架和加强件等。这些改进
都是在设计工程师的经验和对竞争车型进行分析的基
础上,对更改的设计结果进行强度、刚度和有限元CAE
蓄电池
模拟分析,从而确认更改的结构是否满足设计要求叫。
蓄电池
1蓄电池支架结构设计
发动机舱左纵梁
发动机舱左纵梁
由于蓄电池周边布置了发动机、线東及管路等,所
a横置
b纵置
以蓄电池支架的设计需与蓄电池周边零部件的布置同
图1电池布置方案示意图
时进行,避免后期设计时,出现因布置空间较小,结构11结构设计形式
无法设计等情况。
蓄电池支架总成主要由蓄电池上下托架构成。首
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E汽车工程师
2014年2月
设计·创新
先根据蓄电池托盘和发动机舱左纵梁的贴合面进行设充分考虑冲压工艺的可行性,有些细节方面需要注意
计,然后根据蓄电池周边的布置空间设计整体结构。例如,在设计时有冲压负角、沉台的深度太深以及沉
由于蓄电池在整车中的布置位置各不相同,在设的拔模角度太小等问题。如若出现上述问题,在冲压成
计时,蓄电池支架可以采用“Z字型”或者“几字型”等型时,会导致模具使用寿命降低,还会出现成型破裂现
结构,如图2所示
象,如图3所示。
司题点该件A处存在中压负角,且B.CD3处在拉延时开裂
B
B
aZ字型
a问题点
b冲压负角
成型破裂严重
b几字型
图2蓄电池支架结构形式示意图
图3蓄电池支架问题点和成型破裂示意图
1)“Z字型”结构适用于蓄电池横置的布置形式,
上述问题的解决措施是将倒角部分的半径增大,
其优点是:蓄电池上托架和蓄电池下托架通过点焊形尽量消除负角;沉台的深度不要超过7mm;还可以增
成一个三角形结构,如图2a中标红部分所示,三角形大沉台的拔模角度。针对图3中A,B,C,D处存在的问
具有稳定性,对加强蓄电池支架的强度非常有利。最题,图4示出蓄电池支架问题点的解决措施。对于A处,
后,进行局部设计需满足冲压工艺可行性。
按图4a消除负角(側壁旋转35以上)。对于B和C处,
2)“几字型”结构适用于蓄电池纵置的布置形式,方案1:降低B和C凹坑的一半深度,如图4b所示;方
其优点是:由于蓄电池支架是固定在发动机舱左纵梁案2:增加凹坑侧壁的斜度,如图4c所示。对于D处,
上,因此可以节省发动机舱的布置空间,有利于发动机方案1:将D处的侧壁设计成与另一側一样;方案2:将
舱内电器线束及各种用电器的管路走向布置;还可以D处孔向下移动后进行切角处理,另外一侧孔随之平
将蓄电池的部分质量传递到机舱左纵梁上,从而减少移,如图4d所示。
蓄电池支架的承受力,有利于延长蓄电池支架的使用
寿命。另外,从冲压工艺上来说,“几字型”结构可以减
少冲压模序,从而降低成本。
采用上述2种结构,对于发动机舱内部的布置非
aA处方案
bB,C处方案1
常有利,但对其本身的强度要求非常高。确定采用哪种
结构之后,在设计初期,冲压工艺允许的条件下,可以
切角
在支架的平面上多增加一些加强筋,尽量增加蓄电池
孔向下移
支架的强度。
B,C处方案2
dD处方案2
要保证蓄电池支架的强度,需要格外注意蓄电池
支架的选材。考虑到蓄电池支架的强度及冲压工艺
图4电池支架问题点解决措施示意图
性,一般蓄电池上托架采用DCO1,下托架材料采用2蓄电池支架总成安装形式
DCO1或者B280VK(高强度钢板),材料厚度一般在
蓄电池支架总成的安装主要分为整体焊接与整体
1.2~2.5mm
安装2种形式。
1.2设计注意事项
2.1整体焊接形式
设计蓄电池支架时,在布置空间允许的条件下,要
采用整体焊接形式是通过点焊形式将蓄电池支架

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