基于响应面模型的电动汽车电池箱体优化设计

作     者：王宁珍 秦康杰 唐亮 上官利坚 周孚鹏 上官文斌 WANG Ningzhen;QIN Kangjie;TANG Liang;SHANGGUAN Lijian;ZHOU Fupeng;SHANGGUAN Wenbin

作者机构：北京林业大学工学院北京100083 宁波拓普集团股份有限公司浙江宁波315800 祥鑫科技股份有限公司广东东莞523870 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 

出 版 物：《华南理工大学学报(自然科学版)》 (Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2024年第52卷第12期

页      面：43-51页

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51975057) 北京市自然科学基金资助项目(3244034) 

主　　题：电池箱体 响应面模型 随机振动 优化设计 

摘      要：为改善电动汽车电池箱的性能,加强各组件的安全可靠性,以某电动汽车的电池箱体为研究对象,对箱体内不同位置的电池模组的加速度响应进行研究,发现z方向3组电池模组的功率谱密度曲线的计算值和试验结果吻合性较好。考虑箱体上盖、箱体前端件、箱体后端件、箱体中部件、模组固定支架和加强件的尺寸参数,建立了电池箱主要部件的尺寸参数与固有频率、变形量和振动响应关系的响应面代理模型,开展了电池箱随机振动和机械冲击的计算,并验证了模型的正确性。基于Box-Behnken响应面法设计试验,获得了6个设计变量、3个水平的试验组合,得到相应的试验设计矩阵。采用多元回归分析拟合得到了多项式响应面近似模型,并使用多目标遗传算法进行迭代和优化,得到电池箱体的最佳尺寸参数。试验结果表明,与原模型相比,优化后箱体的一阶固有频率提高29.12%,变形量减少29.39%,振动响应降低40.31%,实现了轻量化。该文的建模和分析方法可用于计算电池箱体零部件对电池箱整体结构的影响,通过优化设计改善电池箱体的性能,加强各组件的安全可靠性。