[发明专利]基于二阶响应面模型的新能源汽车电池包壳体减重设计方法

权利要求书

1.基于二阶响应面模型的新能源汽车电池包壳体减重设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定电池包壳体的优化对象和设计变量，并基于所述优化对象和设计变量对电池包壳体进行试验设计，得到电池包壳体的试验矩阵；

所述电池包壳体包括上盖(1)、底壳(2)、上支架(3)、上下层连接支架(4)、下支架、若干吊耳(7)和托架；

所述上盖(1)盖设在底壳(2)上，从而形成封闭腔体；

上支架(3)、下支架分层嵌设在底壳(2)内，从而将封闭腔体分割为若干子腔体；

所述上支架(3)和下支架通过上下层连接支架(4)连接；

所述下支架包括若干下支架纵梁(5)和若干下支架横梁(6)；

所述下支架纵梁(5)和下支架横梁(6)将子腔体分隔成若干电池放置单元；一个电池放置单元内供一组电池放入；

若干吊耳(7)通过托架依次连接在底壳(2)的外侧壁上；

所述上盖(1)、底壳(2)、上支架(3)、上下层连接支架(4)、下支架、吊耳(7)和托架为优化对象；优化变量的材料和厚度为设计变量；

2)对所述试验矩阵进行随机振动分析，获得每个样本对应的优化对象的随机振动应力响应值，并建立二阶响应面模型；

建立二阶响应面近似模型的步骤如下：

2.1)对试验矩阵进行随机振动分析，得到每组试验组合随机振动分析中每个优化对象的应力值和第一阶固有频率，并计算每组试验组合对应的电池包壳体重量；

2.2)利用二阶响应面方法建立优化对象随机振动工况应力值的近似模型；

2.3)检验近似模型的可信度，若可信度低于可信度阈值，则增加待分析的试验组合的数量，并返回步骤2.1)，否则，以优化对象随机振动工况应力值的近似模型作为二阶响应面模型输出；

3)以质量最小为优化目标，以满足随机振动工况和第一阶模态为约束，利用多岛遗传算法对二阶响应面模型进行优化，得到轻量化的电池包壳体；

利用多岛遗传算法对二阶响应面模型进行优化的步骤包括：

3.1)在Isight软件中搭建优化流程组件，包括近似模型组件和优化组件；其中，优化组件中存储二阶响应面模型；

3.2)在Optimization组件中设置质量最小为优化目标，设置第一阶固有频率大于最小频率F、优化对象应力值小于材料屈服强度P为约束，设置多岛遗传优化算法为优化算法；

3.3)运行所搭建的优化流程，得到轻量化的电池包壳体；

4)验证轻量化的电池包壳体的可靠性。

2.根据权利要求1所述的基于二阶响应面模型的新能源汽车电池包壳体减重设计方法，其特征在于，对电池包壳体进行试验设计的步骤包括：

1)在Isight软件中建立获取试验矩阵的组件，包括Excel组件和DOE组件；

2)在Excel组件中导入设计变量，设置所有设计变量水平；

3)在DOE组件中选择正交试验设计方法，得到若干组待分析的试验组合，并写入试验矩阵中。

3.根据权利要求1所述的基于二阶响应面模型的新能源汽车电池包壳体减重设计方法，其特征在于：验证轻量化的电池包壳体的可靠性的步骤如下：

1)利用Isight软件对轻量化的电池包壳体进行定频振动分析，分析每个优化对象应力值是否符合所选用材料的屈服强度，若不符合，则认定轻量化的电池包壳体不可靠；

2)利用Isight软件对轻量化的电池包壳体进行机械冲击分析，分析每个优化对象应力值是否符合所选用材料的屈服强度，若不符合，则认定轻量化的电池包壳体不可靠；

3)利用Isight软件对轻量化的电池包壳体进行模拟碰撞分析，分析每个优化对象应变值是否处于集合[P1，P2]中，若不是，则认定轻量化的电池包壳体不可靠；P1、P2分别为设定的应变值下限和上限；

4)利用Isight软件对轻量化的电池包壳体进行挤压分析，判断在挤压力达到N时是否挤压到电池模组，若是，则认定轻量化的电池包壳体不可靠。