用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统及方法技术方案

本申请公开了用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统及方法，其中系统包括：模型构建模块、分析模块、结构优化模块和仿真模块；模型构建模块用于构建动力电池箱的有限元模型；分析模块用于基于有限元模型进行结构关键点分析、静强度分析和模态分析，得到结构关键点、静强度分析结果和模态分析结果；结构优化模块用于基于结构关键点、静强度分析结果和模态分析结果进行轻量化设计，得到优化后动力电池箱模型；仿真模块用于基于优化后动力电池箱模型构建整车碰撞模型，并基于整车碰撞模型进行碰撞仿真，验证分析优化后动力电池箱模型的安全性能。本申请可以新能源汽车提供标准化的仿真方法和优化设计工具，减少实验成本。减少实验成本。减少实验成本。

【技术实现步骤摘要】
用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统及方法


[0001]本申请涉及车动力电池箱模拟领域，具体涉及用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统及方法。

技术介绍

[0002]对于电动汽车而言，影响安全性能的关键部件就是电池组。电池箱作为动力电池的承载体，对电池组的安全和防护起到关键作用，因此研究动力电池箱具有重要意义。电池箱的设计需要综合考虑结构强度和轻量化，这是一项系统工程，具有一定的难度。国内外关于电池箱轻量化大多从提高强度、刚度、固有频率的单一角度进行优化，各项指标虽有改善，但轻量化效果有限。本项目基于多种优化技术和复合材料力学理论多角度、系统地解决电池箱轻量化设计难题，提出基于温控的车用动力电池箱安全性综合测试系统，通过基于温控的车用动力电池箱的碰撞测试，获得电池箱与刚性体、电池箱与动力电池在碰撞接触中的接触数据，全面反映电池箱体对动力电池的综合保护性能。

技术实现思路

[0003]本申请提供了用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统及方法，利用有限元方法对电池箱进行轻量化设计，并探讨各结构件经优化后电池箱整体静动态性能的变化以及结构优化对吸能部件的抗撞性影响。
[0004]为达到上述目的，本申请提供了以下方案：
[0005]用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统，包括：模型构建模块、分析模块、结构优化模块和仿真模块；
[0006]所述模型构建模块用于构建所述动力电池箱的有限元模型；
[0007]所述分析模块用于基于所述有限元模型进行结构关键点分析、静强度分析和模态分析，得到结构关键点、静强度分析结果和模态分析结果；
[0008]所述结构优化模块用于基于所述结构关键点、所述静强度分析结果和所述模态分析结果进行轻量化设计，得到优化后动力电池箱模型；
[0009]所述仿真模块用于基于所述优化后动力电池箱模型构建整车碰撞模型，并基于所述整车碰撞模型进行碰撞仿真，验证分析所述优化后动力电池箱模型的安全性能。
[0010]优选的，所述有限元模型的构建方法包括：
[0011]构建所述动力电池箱的几何模型；
[0012]基于所述几何模型进行失真缺陷清理，得到清理后动力电池箱模型；
[0013]基于所述清理后动力电池箱模型进行单元类型选取，并进行网格划分和网格质量控制，得到所述有限元模型。
[0014]优选的，分析得到所述结构关键点的方法包括：
[0015]对所述有限元模型进行单位加速度载荷下的频率响应分析，得到所述有限元模型在各阶频率上的应力分布；
[0016]基于所述应力分布进行疲劳寿命分析，得到所述结构关键点。
[0017]优选的，所述静强度分析的方法包括：
[0018]采用精细化模型对所述有限元模型施加载荷，分析所述有限元模型的位移和应力差异，得到所述静强度分析结果。
[0019]优选的，所述模态分析的方法包括：
[0020]对所述有限元模型施加不同的固有频率振动，在不施加边界约束条件时分析所述有限元模型的振动位置，在施加边界约束条件时分析所述有限元模型的振动性能，得到所述模态分析结果。
[0021]优选的，所述轻量化设计的方法包括：
[0022]基于所述结构关键点、所述静强度分析结果和所述模态分析结果进行拓扑优化，确定最优的材料分布；
[0023]基于所述结构关键点和所述模态分析结果进行形貌优化和尺寸优化，确定最优的加强件位置分布、结构组件的最佳尺寸和材料性能的最佳组合关系。
[0024]优选的，所述碰撞仿真的方法包括：
[0025]基于所述整车碰撞模型设置测试车道、载有所述优化后动力电池箱模型的模拟车辆和不同形状的刚性撞击体；
[0026]所述模拟车辆以非匀速的行进方式在所述测试车道上行进；
[0027]在所述模拟车辆行进过程中，所述刚性撞击体随机置于所述测试车道，使得所述模拟车辆撞击所述刚性撞击体；
[0028]采集撞击后的所述优化后动力电池箱模型的形变数据，完成所述碰撞仿真。
[0029]本申请还提供了一种用于可温控的车动力电池箱轻量化模拟分析方法，包括以下步骤：
[0030]构建所述动力电池箱的有限元模型；
[0031]基于所述有限元模型进行结构关键点分析、静强度分析和模态分析，得到结构关键点、静强度分析结果和模态分析结果；
[0032]基于所述结构关键点、所述静强度分析结果和所述模态分析结果进行轻量化设计，得到优化后动力电池箱模型；
[0033]基于所述优化后动力电池箱模型构建整车碰撞模型，并基于所述整车碰撞模型进行碰撞仿真，验证分析所述优化后动力电池箱模型的安全性能。
[0034]本申请的有益效果为：
[0035]本申请可以新能源汽车提供标准化、流程化和多元化的仿真方法和优化设计工具，减少实验成本，加速产品的设计开发周期；可以促进新能源汽车关键零部件研发技术的升级换代，提升新能源汽车的安全性、可靠性，保障人民群众的生命财产安全，从长远来看有利于新能源汽车行业的健康发展，带来巨大的经济效益和良好的社会效益。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本申请实施例一的系统结构示意图；
[0038]图2为本申请实施例二的方法流程示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0040]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0041]实施例一
[0042]在本实施例一中，如图1所示，用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统，包括：模型构建模块、分析模块、结构优化模块和仿真模块。
[0043]模型构建模块用于构建动力电池箱的有限元模型。有限元模型的构建方法包括：构建动力电池箱的几何模型；基于几何模型进行失真缺陷清理，得到清理后动力电池箱模型；基于清理后动力电池箱模型进行单元类型选取，并进行网格划分和网格质量控制，得到有限元模型。
[0044]在本实施例中，通过CATIA几何建模软件采用间接法对动力电池箱构建几何模型，由于动力电池箱结构复杂，为了减小后续分析处理时数据量，将动力电池箱的几何模型进行简化，保留主要的力学特征和结构特征，即忽略非承载构建和忽略结构中的次要特征(如小尺寸的装配工艺孔、过度圆角等)；几何模型构建完成后，仍然会存在数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统，其特征在于，包括：模型构建模块、分析模块、结构优化模块和仿真模块；所述模型构建模块用于构建所述动力电池箱的有限元模型；所述分析模块用于基于所述有限元模型进行结构关键点分析、静强度分析和模态分析，得到结构关键点、静强度分析结果和模态分析结果；所述结构优化模块用于基于所述结构关键点、所述静强度分析结果和所述模态分析结果进行轻量化设计，得到优化后动力电池箱模型；所述仿真模块用于基于所述优化后动力电池箱模型构建整车碰撞模型，并基于所述整车碰撞模型进行碰撞仿真，验证分析所述优化后动力电池箱模型的安全性能。2.根据权利要求1所述用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统，其特征在于，所述有限元模型的构建方法包括：构建所述动力电池箱的几何模型；基于所述几何模型进行失真缺陷清理，得到清理后动力电池箱模型；基于所述清理后动力电池箱模型进行单元类型选取，并进行网格划分和网格质量控制，得到所述有限元模型。3.根据权利要求1所述用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统，其特征在于，分析得到所述结构关键点的方法包括：对所述有限元模型进行单位加速度载荷下的频率响应分析，得到所述有限元模型在各阶频率上的应力分布；基于所述应力分布进行疲劳寿命分析，得到所述结构关键点。4.根据权利要求1所述用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统，其特征在于，所述静强度分析的方法包括：采用精细化模型对所述有限元模型施加载荷，分析所述有限元模型的位移和应力差异，得到所述静强度分析结果。5.根据权利要求1所述用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶忠良，赵文卓，
申请(专利权)人：吉林化工学院，
类型：发明
国别省市：