纯电动车动力电池包结构轻量化设计

作     者：高大威 付静江 王聪昌 王晶 GAO Da-wei;FU Jing-jiang;WANG Cong-chang;WANG Jing

作者机构：上海理工大学机械工程学院上海200093 华人运通有限公司上海200082 

基　　金：国家自然科学基金项目(52175239) 上海汽车工业科技发展基金会项目(1744) 

出 版 物：《公路交通科技》 (Journal of Highway and Transportation Research and Development)

年 卷 期：2023年第40卷第6期

页      码：203-210页

摘      要：为了提高纯电动车的续航里程和改善动力电池包的结构安全性,以某型纯电动车的动力电池包为研究对象,建立了匹配的有限元模型并通过Z向扫频试验验证了其精度。在保证动力电池包静动态特性要求的同时,以内部的模组端板在3种典型静强度工况下的最大应力值和最大位移量为约束,质量最小为目标函数,基于Optistruct对模组端板进行了拓扑优化设计,使其减重了11.56 kg,减重比为31.88%。再基于最优拉丁超立方试验设计方法选取40个样本点,建立了6个零部件总质量、动力电池包一阶模态频率以及弯扭刚度对经过灵敏度分析后的6个零部件厚度尺寸的三阶响应面近似模型,并通过误差散点图、可决系数和均方差进行了精度的验证。然后利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对三阶响应面近似模型进行多目标优化求解,得到了一组最优的设计变量组合,减重了3.66 kg,减重比为9.03%,动力电池包一阶模态频率提高了1.74 Hz。结合内部模组端板的拓扑优化,动力电池包总共减重了15.22 kg,总减重比为19.82%,达到了预期轻量化的目的,其中减质量和减重比仅针对模组端板和6个高灵敏度零部件。最后对优化前后的动力电池包在同工况下进行了对比分析。结果表明:优化后的动力电池包依旧满足静动态分析的要求,该优化方案具有一定的可行性。

主 题 词：汽车工程 轻量化 拓扑优化 近似模型 动力电池包 

学科分类：08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1002-0268.2023.06.025

馆 藏 号：203122684...