纯电动汽车电池包箱体结构优化设计

摘要

针对目前纯电动汽车电池包箱体的体积和质量过大,导致电池额外能耗增加的问题,进行了电池包箱体优化设计.本文以某车型电池包箱体为研究对象,进行了电池包模组及箱体的建模;根据紧急制动工况下箱体及承载梁应力情况、颠簸路面与急转弯耦合工况下电池包模组及箱体节点的位移和电池模组支架单元平均应力情况的分析结果,确定了电池包箱体设计的问题和优化的方向;基于OptiStruct求解器并采用变密度法进行了电池包底部承载梁拓扑优化、箱体上盖形貌优化,薄壁件尺寸优化,并根据优化结果完成了电池包箱体几何重构.相应工况下电池包箱体优化前后的仿真分析结果表明:优化后的电池包箱体实现了轻量化,结构合理且能满足机械性要求,在电池包容量不变的前提下,电池包箱体质量减小41.7 kg,准静态工况下最大位移从8.5861 mm减小至3.5684 mm,解决了承载梁应力集中问题,第一阶固有频率从24.04 Hz提升至40.71 Hz,避开了共振频率带.