电池包结构设计方法、装置、终端和存储介质制造方法及图纸

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及一种电池包结构设计方法、装置、终端和存储介质。该电池包结构设计方法包括：根据第一电池包有限元模型构造电池包拓扑模型，并对电池包拓扑模型进行拓扑优化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型；根据目标电池包拓扑模型对第一电池包有限元模型进行更新，得到第二电池包有限元模型，并对第二电池包有限元模型进行料厚分析，得到满足料厚要求的第三电池包有限元模型；针对至少一种学科工况对第三电池包有限元模型进行料厚匹配优化，得到满足性能要求的第四电池包有限元模型，并根据第四电池包有限元模型确定目标电池包结构。采用本公开可以提高车辆使用时的便利性。车辆使用时的便利性。车辆使用时的便利性。

【技术实现步骤摘要】
电池包结构设计方法、装置、终端和存储介质


[0001]本公开涉及计算机
，尤其涉及一种电池包结构设计方法、装置、终端和存储介质。

技术介绍

[0002]新能源车辆的轻量化，对提升车辆的里程具有重要意义。对于新能源纯电动车辆，车辆质量的降低有助于电耗下降和续航里程增加，同时车辆质量的降低可减少制动距离，提高安全性能。
[0003]相关技术中，对电池包结构进行设计时采用模组化设计，设计出来的电池包结构重量较大，并且不能融合对整车性能的要求和对电池包自身性能的要求，从而导致车辆使用时的便利性较低。

技术实现思路

[0004]本公开提供了一种电池包结构设计方法、装置、终端和存储介质，主要目的在于提高车辆使用时的便利性。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种电池包结构设计方法，包括：
[0006]根据第一电池包有限元模型构造电池包拓扑模型，并对所述电池包拓扑模型进行拓扑优化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型；
[0007]根据所述目标电池包拓扑模型对所述第一电池包有限元模型进行更新，得到第二电池包有限元模型，并对所述第二电池包有限元模型进行料厚分析，得到满足料厚要求的第三电池包有限元模型；
[0008]针对至少一种学科工况对所述第三电池包有限元模型进行料厚匹配优化，得到满足性能要求的第四电池包有限元模型，并根据所述第四电池包有限元模型确定目标电池包结构。
[0009]可选的，所述根据第一电池包有限元模型构造电池包拓扑模型，包括：
[0010]获取第一电池包有限元模型，其中，所述第一电池包有限元模型包括部件集合中每个部件对应的部件模型信息，所述部件集合包括托盘，所述托盘包括梁系部件集合，所述梁系部件集合中的梁系部件包括前横梁、侧边梁和尾部梁；
[0011]在保持所述第一电池包有限元模型中除所述托盘之外的部件模型信息不变的情况下，根据电池与车体空间布置及连接要求，将所述梁系部件集合中任一梁系部件对应的部件模型信息设置为拓扑域，得到电池包拓扑模型，其中，所述拓扑域包括前横梁拓扑域、侧边梁拓扑域和尾部梁拓扑域，所述电池包拓扑模型包括前横梁拓扑域电池包模型、侧边梁拓扑域电池包模型和侧碰子结构拓扑模型。
[0012]可选的，所述对所述电池包拓扑模型进行拓扑优化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型，包括：
[0013]确定所述前横梁拓扑域电池包模型对应的目标拓扑分析模型；
[0014]采用归一化组合柔度法，将所述目标拓扑分析模型对应的静态工况集合和动态工况集合转化为归一化组合柔度；
[0015]确定所述目标拓扑分析模型对应的优化约束，并根据所述优化约束对所述目标拓扑分析模型进行优化，得到满足归一化组合柔度要求的目标前横梁电池包拓扑模型，其中，所述目标前横梁电池包拓扑模型对应的前横梁几何数据用于对所述第一电池包有限元模型中的前横梁数据进行更新。
[0016]可选的，所述确定所述前横梁拓扑域电池包模型对应的目标拓扑分析模型，包括：
[0017]根据所述前横梁拓扑域电池包模型构造弯、扭刚度及车身模态工况拓扑模型和正碰简化拓扑模型，其中，所述弯、扭刚度及车身模态工况拓扑模型包括所述前横梁拓扑域电池包模型和白车身模型，所述正碰简化拓扑模型包括所述前横梁拓扑域电池包模型、所述白车身模型和整车配置信息；
[0018]确定所述弯、扭刚度及车身模态工况拓扑模型对应的截面力与时间之间的对应关系，并根据所述截面力与时间之间的对应关系确定目标前副车架截面力和目标机舱梁截面力；
[0019]将所述目标前副车架截面力和目标机舱梁截面力施加到所述正碰简化拓扑模型中，得到所述前横梁拓扑域电池包模型对应的目标拓扑分析模型。
[0020]可选的，所述对所述电池包拓扑模型进行拓扑优化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型，包括：
[0021]确定所述侧边梁拓扑域电池包模型对应的侧碰模型，并对所述侧碰模型进行降价，得到侧碰子结构拓扑模型；
[0022]确定所述侧碰子结构拓扑模型对应的弯、扭刚度拓扑模型；
[0023]根据混合元胞自动机非线性拓扑优化方法，对所述弯、扭刚度拓扑模型和所述侧碰子结构拓扑模型进行拓扑优化，得到满足拓扑优化要求的目标弯、扭刚度拓扑模型和目标侧碰子结构拓扑模型，其中，所述目标弯、扭刚度拓扑模型对应的第一侧边梁几何数据和所述目标侧碰子结构拓扑模型对应的第二侧边梁几何数据用于对所述第一电池包有限元模型中的侧边梁数据进行更新。
[0024]可选的，所述对所述侧边梁拓扑域电池包模型进行降价，得到侧碰子结构拓扑模型，包括：
[0025]将所述侧碰模型划分为子结构区域和残余结构区域，得到初始侧碰子结构模型，其中，所述子结构区域对应的侧碰变形值低于变形阈值，所述残余结构区域对应的侧碰变形值不低于所述变形阈值；
[0026]分别对所述侧碰模型和所述初始侧碰子结构模型进行模型性能分析，得到侧碰模型分析结果和侧碰子结构模型分析结果；
[0027]在所述侧碰子结构模型分析结果与所述侧碰模型分析结果之间的对比信息满足模型降价要求的情况下，确定所述初始侧碰子结构拓扑模型为目标侧碰子结构模型；
[0028]在所述对比信息不满足模型降价要求的情况下，对所述子结构区域和所述残余结构区域进行调整，直至所述对比信息满足模型降价要求，得到所述目标侧碰子结构模型；
[0029]将所述目标侧碰子结构模型中的侧边梁设置为拓扑域，得到侧碰子结构拓扑模型。
[0030]可选的，所述对所述电池包拓扑模型进行拓扑优化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型，包括：
[0031]确定尾部梁拓扑分析模型，其中，所述尾部梁拓扑分析模型包括所述尾部梁拓扑域电池包模型和白车身模型；
[0032]确定所述尾部梁拓扑分析模型对应的挤压约束、挤压方向、挤压线性路径和优化目标；
[0033]根据所述挤压约束、所述挤压方向、所述挤压线性路径和所述优化目标，对所述尾部梁拓扑分析模型进行优化，得到满足拓扑体积要求的目标尾部梁拓扑分析模型，其中，所述目标尾部梁拓扑分析模型对应的尾部梁几何数据用于对所述第一电池包有限元模型中的尾部梁数据进行更新。
[0034]可选的，所述对所述第二电池包有限元模型进行料厚分析，得到满足料厚要求的第三电池包有限元模型，包括：
[0035]对所述第二电池包有限元模型进行挤压工艺可行性仿真分析，得到挤压仿真分析结果；
[0036]在所述挤压仿真分析结果不满足工艺可行性要求的情况下，对所述第二电池包有限元模型中的托盘数据进行优化，直至所述挤压仿真分析结果满足所述工艺可行性要求，得到第五电池包有限元模型，其中，所述托盘数据包括前横梁数据、侧边梁数据和尾部梁数据；
[0037]对所述第五电池包有限元模型进行料厚灵敏度分析，得到灵敏度分析结果；
[0038]根据所述灵敏度分析结果，对所述第五电池包有限元模型进行优化，得到满足料厚要求的第三电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池包结构设计方法，其特征在于，包括：根据第一电池包有限元模型构造电池包拓扑模型，并对所述电池包拓扑模型进行拓扑优化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型；根据所述目标电池包拓扑模型对所述第一电池包有限元模型进行更新，得到第二电池包有限元模型，并对所述第二电池包有限元模型进行料厚分析，得到满足料厚要求的第三电池包有限元模型；针对至少一种学科工况对所述第三电池包有限元模型进行料厚匹配优化，得到满足性能要求的第四电池包有限元模型，并根据所述第四电池包有限元模型确定目标电池包结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一电池包有限元模型构造电池包拓扑模型，包括：获取第一电池包有限元模型，其中，所述第一电池包有限元模型包括部件集合中每个部件对应的部件模型信息，所述部件集合包括托盘，所述托盘包括梁系部件集合，所述梁系部件集合中的梁系部件包括前横梁、侧边梁和尾部梁；在保持所述第一电池包有限元模型中除所述托盘之外的部件模型信息不变的情况下，根据电池与车体空间布置及连接要求，将所述梁系部件集合中任一梁系部件对应的部件模型信息设置为拓扑域，得到电池包拓扑模型，其中，所述拓扑域包括前横梁拓扑域、侧边梁拓扑域和尾部梁拓扑域，所述电池包拓扑模型包括前横梁拓扑域电池包模型、侧边梁拓扑域电池包模型和侧碰子结构拓扑模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述电池包拓扑模型进行拓扑优化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型，包括：确定所述前横梁拓扑域电池包模型对应的目标拓扑分析模型；采用归一化组合柔度法，将所述目标拓扑分析模型对应的静态工况集合和动态工况集合转化为归一化组合柔度；确定所述目标拓扑分析模型对应的优化约束，并根据所述优化约束对所述目标拓扑分析模型进行优化，得到满足归一化组合柔度要求的目标前横梁电池包拓扑模型，其中，所述目标前横梁电池包拓扑模型对应的前横梁几何数据用于对所述第一电池包有限元模型中的前横梁数据进行更新。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述前横梁拓扑域电池包模型对应的目标拓扑分析模型，包括：根据所述前横梁拓扑域电池包模型构造弯、扭刚度及车身模态工况拓扑模型和正碰简化拓扑模型，其中，所述弯、扭刚度及车身模态工况拓扑模型包括所述前横梁拓扑域电池包模型和白车身模型，所述正碰简化拓扑模型包括所述前横梁拓扑域电池包模型、所述白车身模型和整车配置信息；确定所述弯、扭刚度及车身模态工况拓扑模型对应的截面力与时间之间的对应关系，并根据所述截面力与时间之间的对应关系确定目标前副车架截面力和目标机舱梁截面力；将所述目标前副车架截面力和目标机舱梁截面力施加到所述正碰简化拓扑模型中，得到所述前横梁拓扑域电池包模型对应的目标拓扑分析模型。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述电池包拓扑模型进行拓扑优
化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型，包括：确定所述侧边梁拓扑域电池包模型对应的侧碰模型，并对所述侧碰模型进行降价，得到侧碰子结构拓扑模型；确定所述侧碰子结构拓扑模型对应的弯、扭刚度拓扑模型；根据混合元胞自动机非线性拓扑优化方法，对所述弯、扭刚度拓扑模型和所述侧碰子结构拓扑模型进行拓扑优化，得到满足拓扑优化要求的目标弯、扭刚度拓扑模型和目标侧碰子结构拓扑模型，其中，所述目标弯、扭刚度拓扑模型对应的第一侧边梁几何数据和所述目标侧碰子结构拓扑模型对应的第二侧边梁几何数据用于对所述第一电池包有限元模型中的侧边梁数据进行更新。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述侧边梁拓扑域电池包模型进行降价，得到侧碰子结构拓扑模型，包括：将所述侧碰模型划分为子结构区域和残余结构区域，得到初始侧碰子结构模型，其中，所述子结构区域对应的侧碰变形值低于变形阈值，所述残余结构区域对应的侧碰变形值不低于所述变形阈值；分别对所述侧碰模型和所述初始侧碰子结构模型进行模型性能分析，得到侧碰模型分析结果和侧碰子结构模型分析结果；在所述侧碰子结构模型分析结果与所述侧碰模型分析结果之间的对比信息满足模型降价要求的情况下，确定所述初始侧碰子结构拓扑模型为目标侧碰子结构模型；在所述对比信息不满足模型降价要求的情况下，对所述子结构区域和所述残余结构区域进行调整，直至所述对比信息满足模型降价要求，得到所述目标侧碰子结构模型；将所述目标侧碰子结构模型中的侧边梁设置为拓扑域，得到侧碰子结构拓扑模型。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述电池包拓扑模型进行拓扑优化，得到满足优化要求的目标电池包拓扑模型，包括：确定尾部梁拓扑分析模型，其中，所述尾部梁拓扑分析模型包括所述尾部梁拓扑域电池包模型和白车身模型；确定所述尾部梁拓扑分析模型对应的挤压约束、挤压方向、挤压线性路径和优化目标；根据所述挤压约束、所述挤压方向、所述挤压线性路径和所述优化目标，对所述尾部梁拓扑分析模型进行优化，得到满足拓扑体积要求的目标尾部梁拓扑分析模型，其中，所述目标尾部梁拓扑分析模型对应的尾部梁几何数据用于对所述第一电池包有限元模型中的尾部梁数据进行更新。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第二电池包有限元模型进行料厚分析，得到满足料厚要求的第三电池包有限元模型，包括：对所述第二电池包有限元模型进行挤压工艺可行性仿真分析，得到挤压仿真分析结果；在所述挤压仿真分析结果不满足工艺可行性要求的情况下，对所述第二电池包有限元模型中的托盘数据进行优化，直至所述挤压仿真分析结果满足所述工艺可行性要求，得到第五电池包有限元模型，其中，所述托盘数据包括前横梁数据、侧边梁数据和尾部梁数据；对所述第五电池包有限元模型进行料厚灵敏度分析，得到灵敏度分析结果；根据所述灵敏度分析结果，对所述第五电池包有限元模型进行优化，得到满足料厚要
求的第三电池包有限元模型。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述第二电池包有限元模型进行挤压工艺可行性仿真分析，得到仿真分析结果，包括：对所述第二电池包有限元模型中任一梁系部件的挤压过程进行仿真分析，得到所述任一梁系部件对应的挤压过程信息，其中，所述挤压过程信息包括金属流动信息、模具受力信息；根据所述挤压过程信息，确定在所述挤压过程中，所述任一梁系部件对应的潜在缺陷信息。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述挤压仿真分析结果不满足工艺可行性要求的情况下，对所述第二电池包有限元模型中的托盘数据进行优化，包括：在所述第二电池包...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏永雷，
申请(专利权)人：小米汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：