适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法，通过生成电池托架有限元模型，基于有限元分析计算获得电池托架模型的模态频率和阶次，计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度；根据所述相对灵敏度、平均相对灵敏度以及预定灵敏规则，确定可轻量化的零部件，通过正交试验方法生成多个轻量化候选方案；根据所述多个轻量化候选方案，依次基于有限元分析计算的二次开发对每个轻量化候选方案依次进行性能分析，并确定最优轻量化方案。通过基于有限元方法进行二次开发设计，对商用新能源电动汽车电池托架进行灵敏度分析，在保证商用新能源电动汽车电池托架整体主要性能的基础上，实现最优化的轻量化方案的同时，减少分析计算。减少分析计算。减少分析计算。

【技术实现步骤摘要】
适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法


[0001]本专利技术涉及电池托架的轻量化
，具体而言，涉及一种适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法。

技术介绍

[0002]对于商用新能源电动汽车，由于汽车所需的电池模组数量相对较大，为了能够保证电池托架足够的刚强度以及电池的耐撞安全性，大部分的电池托架结构设计的非常保守，因此会导致电池托架钢结构的成本增加，同时也会消耗掉一部分的新能源商用电动汽车的续航里程。基于以上问题，大致有两种思路进行轻量化，分别为材料轻量化和结构轻量化。材料轻量化方面，使用高性能的材料致使其成本也会相应地增加；结构轻量化方面，需要进行材料结构的重新设计并影响原本设计结构。
[0003]而现有技术中的电动汽车电池托架的轻量化主要是通过改变原有设计结构，对主体结构进行结构优化，加强电池框架的主体刚强度，外板采用蒙皮等减轻结构重量达到降低材料成本及降低电池能耗的目的，缺少基于原有设计结构不做过多改变地基础上，对过保守的主体结构进行轻量化设计，消除其冗余设计。通过增加薄弱结构部件地厚度减少非主要结构部件地厚度，从而降低整体架构的重量。目前对于汽车结构的轻量化方法都是基于工程师依据传统轻量化方法结合自身工作经验多次尝试得到最终的满足各项主要性能的轻量化方案。缺乏一个比较完整的寻求最优轻量化的方法。而且，对于需要校核的新方案，需人为地进行各项性能地分析计算，造成过多地人力、时间成本的浪费。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供在保证整体主要性能的基础上进行轻量化设计，减轻结构重量，找出相对结构重量最轻且满足结构各项主要性能的最优轻量化方案且避免分析计算人员的多次调整轻量化方案并多次提交计算各个主要性能，从而减少工作量。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法，所述方法包括：S1，针对三维电池托架采用壳单元进行有限元建模，生成电池托架有限元模型，通过有限元分析计算获得电池托架模型的模态频率和阶次；S2，根据所述电池托架有限元模型，定义响应类型，计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度；S3，根据所述相对灵敏度、平均相对灵敏度以及预定灵敏规则，确定可轻量化的零部件，对每个选取的轻量化零部件选取材料厚度，通过正交试验方法生成多个轻量化候选方案；S4，根据所述S3中的所述多个轻量化候选方案，依次基于有限元分析计算的二次开发对每个轻量化候选方案依次进行性能分析，并确定最优轻量化方案。
[0006]优选的，所述S1，对三维电池托架采用壳单元进行有限元建模，还包括：将对称零部件放置在同一部件，并赋予每个零部件相应的材料属性，并将所有部件的属性从1开始编号。
[0007]优选的，所述S2，根据所述电池托架有限元模型，定义响应类型，计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度，包括：S21，根据所述电池托架有限元模型，分别定义响应类型；其中，重量响应类型为weight，频率响应类型为freq；S22，对所述电池托架有限元模型输入一阶扭转模态频率所在的阶次，然后将模态频率定义为约束条件；将结构重量定义为目标，将所有的板件厚度定义为变量，然后进行求解分析；S23，在求解结果文件中查找质量灵敏度和模态频率灵敏度，并计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度。所述S23，在求解结果文件中查找质量灵敏度和模态频率灵敏度，并计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度，包括：其中，所述相对灵敏度表示为：式中，为第个部件的相对灵敏度；为白车身初始状态总重量；为第个部件的质量灵敏度；为第个部件的模态频率灵敏度；为白车身初始状态模态频率；所述平均相对灵敏度表示为：式中，为白车身平均相对灵敏度；为第个部件的初始厚度，共有n个部件。优选的，所述S3，根据预定灵敏规则确定可轻量化的零部件，包括：以加厚灵敏板件、减薄不灵敏板件和负灵敏板件为原则，从中选取可轻量化的零部件。
[0008]优选的，所述性能分析包括模态、刚强度性能；所述S4，根据所述S3中的所述多个轻量化候选方案，依次基于有限元分析计算的二次开发对每个轻量化候选方案依次进行性能分析，包括：S41，基于有限元分析计算的二次开发对每个轻量化候选方案依次进行包括模态、刚强度性能的分析计算；S42，汇总并对比每个轻量化候选方案的结构重量，以及模态、刚强度性能；S43，获取预定的性能标准，确定所述模态、刚强度性能满足预定的性能标准下，确定结构重量最小的轻量化方案为最优轻量化方案。
[0009]此外，本专利技术第二方面还提供一种电子装置，所述电子装置包括：一个或多个处理器，存储器，所述存储器用于存储一个或多个计算机程序；所述计算机程序被配置成由所述
一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法步骤。
[0010]此外，本专利技术第三方面还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序；所述程序由处理器加载并执行以实现如上所述的适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法步骤。
[0011]本专利技术的方案中，通过针对三维电池托架采用壳单元进行有限元建模，生成电池托架有限元模型，通过有限元分析计算获得电池托架模型的模态频率和阶次；根据所述电池托架有限元模型，定义响应类型，计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度；根据所述相对灵敏度、平均相对灵敏度以及预定灵敏规则，确定可轻量化的零部件，对每个选取的轻量化零部件选取材料厚度，通过正交试验方法生成多个轻量化候选方案；根据所述多个轻量化候选方案，依次基于有限元分析计算的二次开发对每个轻量化候选方案依次进行性能分析，并确定最优轻量化方案。通过基于有限元方法进行二次开发设计，对商用新能源电动汽车电池托架进行灵敏度分析，基于主体结构不变的情况下，在保证商用新能源电动汽车电池托架整体主要性能的基础上，最大程度上减轻结构重量，实现最优化的轻量化方案的同时，减少分析计算人员的多次重复性的各项主要性能分析计算，降低人力成本和时间成本。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0013]图1是本专利技术实施例公开的适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例公开的新能源电动汽车电池托架的正交实验轻量化方法具体实施示意图；图3是本专利技术实施例公开的适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化系统的结构示意图。
具体实施方式
[0014]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
[0015]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于新能源电动汽车电池托架的轻量化方法，其特征在于，所述方法包括：S1，针对三维电池托架采用壳单元进行有限元建模，生成电池托架有限元模型，通过有限元分析计算获得电池托架模型的模态频率和阶次；S2，根据所述电池托架有限元模型，定义响应类型，计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度；S3，根据所述相对灵敏度、平均相对灵敏度以及预定灵敏规则，确定可轻量化的零部件，对每个选取的轻量化零部件选取材料厚度，通过正交试验方法生成多个轻量化候选方案；S4，根据S3中的所述多个轻量化候选方案，依次基于有限元分析计算的二次开发对每个轻量化候选方案依次进行性能分析，并确定最优轻量化方案；其中，所述S1，对三维电池托架采用壳单元进行有限元建模，还包括：将对称零部件放置在同一部件，并赋予每个零部件相应的材料属性，并将所有部件的属性从1开始编号；所述S2，根据所述电池托架有限元模型，定义响应类型，计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度，包括：S21，根据所述电池托架有限元模型，分别定义响应类型；其中，重量响应类型为weight，频率响应类型为freq；S22，对所述电池托架有限元模型输入一阶扭转模态频率所在的阶次，然后将模态频率定义为约束条件；将结构重量定义为目标，将所有的板件厚度定义为变量，然后进行求解分析；S23，在求解结果文件中查找质量灵敏度和模态频率灵敏度，并计算其模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度；所述相对灵敏度表示为：式中，为第个部件的相对灵敏度；为白车身初始状态总重量；为第个部件的质量灵敏度；为第个部件的模态频率灵敏度；为白车...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏玉龙，宋凯，贺文斌，类成龙，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：