(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211036393.2 (22)申请日 2022.08.28 (71)申请人 安徽江淮 汽车集团股份有限公司 地址 230031 安徽省合肥市经济技 术开发 区紫云路99号 (72)发明人 谢元福　华睿　曾陆煌　 (74)专利代理 机构 北京维澳专利代理有限公司 11252 专利代理师 常小溪 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) (54)发明名称 包含动力电池包框架的完整车身结构构建 方法 (57)摘要 本发明公开了一种包含动力电池包框架的 完整车身结构构建方法， 基于给定车身结构空间 布置约束下， 在进行车身拓扑优化同时创建了车 身和电池包框架的拓扑空间， 基于设计布置确定 出二者框架的连接位置， 并利用螺栓模型将二者 集成为车电框架， 接着将动力电池包框架的优化 与车电框架相结合， 进行载荷工况的联合优化， 最终由优化结果获取载荷传递路径的最优解， 并 据此形成完整的梁壳模型得到车身及电池包结 构融合的完整架构。 本发明在保证白车身性能基 础上， 使动力电池包框架对车身刚度的贡献最大 化， 不仅避免了过度冗余设计， 而且也规避了设 计流程上的反复试错， 提升了整车结构设计的效 率。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115310206 A 2022.11.08 CN 115310206 A 1.一种包 含动力电池 包框架的完整车身结构 构建方法， 其特 征在于， 包括： 在预先给定车身结构空间布置的条件下， 根据预设的空间布置内外边界， 分别建立车 身框架包络几何模型和动力电池 包框架包络几何模型； 将车身框架包络几何模型转换成用于表征车身框架设计空间的车身框架有限元模型， 将电池包框架包络几何模型转换用于表征电池 包框架设计空间的电池 包框架有限元模型； 基于给定的空间布置， 在车身框架有限元模型以及电池包框架有限元模型之间确定连 接位置并构建螺 栓模型； 利用螺栓模型将车身框架有限元模型以及电池包框架有限元模型相连， 得到用于表征 车电结构集成设计空间的车电框架集成模型； 基于预设的工况载荷， 对电池包框架有限元模型以及车电框架集成模型进行工况优 化； 根据优化结果进行车电集成框架的载荷传递路径解析， 获取车电集成框架的最优载荷 传递路径； 基于最优载荷传递路径， 将优化后的车电框架集成模型转化为梁壳模型， 形成包含电 池包框架的完整车身结构。 2.根据权利要求1所述的包含动力电池包框架的完整车身结构构建方法， 其特征在于， 所述建立车身框架包络几何模型和动力电池包框架包络几何模型包括： 在车身框架包络几 何模型和动力电池 包框架包络几何模型之间设有最小间距。 3.根据权利要求1所述的包含动力电池包框架的完整车身结构构建方法， 其特征在于， 车身框架有限元模型以及电池 包框架有限元模型均由正六面体单 元构成。 4.根据权利要求1所述的包含动力电池包框架的完整车身结构构建方法， 其特征在于， 所述设计空间是指由实体单 元或壳单 元构成的区域。 5.根据权利要求1所述的包含动力电池包框架的完整车身结构构建方法， 其特征在于， 所述螺栓模型采用与所需的螺杆长度及断面 直径相同的圆柱模型替代。 6.根据权利要求1所述的包含动力电池包框架的完整车身结构构建方法， 其特征在于， 所述工况优化的过程包括： 在车电框架集成模型中构建至少对应静刚度工况、 动刚度工况、 碰撞工况的子模型； 在电池包框架有限元模型中构建至少对应静刚度工况、 冲击工况、 机械振动工况、 挤压 工况的子模型； 将所有所述子模型进行多模型优化。 7.根据权利要求1～6任一项所述的包含动力电池包框架的完整车身结构构建方法， 其 特征在于， 所述 根据优化结果进行 车电集成框架的载荷 传递路径解析包括： 根据车电集成框架的优化结果， 比对车电集成框架的设计空间中各单元的密度与 预设 的单元密度阈值的关系； 当任一单 元的密度小于单 元密度阈值时， 去除该 单元； 当任一单 元密度大于或等于单 元密度阈值时， 保留该 单元； 根据保留的车电集成框架设计空间中的所有单元的分布状态， 解析车电集成框架的载 荷传递路径并从中获取最优载荷 传递路径。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115310206 A 2包含动力电池包框架的完 整车身结构 构建方法 技术领域 [0001]本发明涉及 新能源汽车制造领域， 尤其涉及一种包含动力电池包框架的完整车身 结构构建方法。 背景技术 [0002]纯电动车领域对于平台架构和整体设计研究依然进展缓慢， 随着汽车电动化浪潮 的推进， 顶层设计能力 薄弱的问题愈发凸显。 合理的电动车平台规划有利于充分利用电动 车的零部件特点和整车总体优势， 例如成员舱空间、 车身碰撞性能、 更好的整车尺寸等， 此 外对于零部件选型和设计也有关键的指导 意义。 [0003]相比于燃油车， 动力电池作为纯电平台车型的三电系统之一， 与车体结构存在强 连接关系， 因此可以将其看作车身 结构的一部 分， 与车身的碰撞、 刚强度、 NVH等多项性能直 接相关。 而与一般的白车身刚度相比， 电池包框架对扭转刚度提升的贡献高达40％～ 100％， 对弯曲刚度提升也有15％～30％的贡献。 一般而言， 动力电池占纯电动汽车整车重 量的20％以上， 动力电池包框架在提升车身整体刚度的同时也对整 车碰撞安全提出了巨大 挑战， 车身、 动力电池 包框架的集成设计有利于整车性能的提升 。 [0004]目前， 纯电动车车身和动力电池包框架的设计基本上是分别独立进行设计的， 车 身框架的开发思路与传统燃油车一致， 在进行车身框架的概念设计时， 只考虑自身的刚度 碰撞性能， 没有将动力电池包框架的进行集成的设计开发； 动力电池包框架则主要是从静 力、 模态、 随机振动、 挤压、 机械冲击等角度进 行设计， 没有考虑动力电池包框架在碰撞过程 的承载。 但本发明认为， 动力电池应作为纯电动车车身的关键加强结构， 现有的主流设计方 法无法充分利用电池包框架对车身的刚强度的提升， 也没有充分考虑到在碰撞过程中对车 身的保护以及车身框架和动力电池 包框架的受力匹配。 发明内容 [0005]鉴于上述， 本发明旨在提供一种包含动力电池包框架的完整车身结构构建方法， 以解决车身框架和动力电池 包框架二 者没有足够协同设计导 致的问题。 [0006]本发明采用的技 术方案如下： [0007]本发明提供了一种包 含动力电池 包框架的完整车身结构 构建方法， 其中包括： [0008]在预先给定车身结构空间布置 的条件下， 根据预设的空间布置内外边界， 分别建 立车身框架包络几何模型和动力电池 包框架包络几何模型； [0009]将车身框架包络几何模型转换成用于表征车身框架设计空间的车身框架有限元 模型， 将电池包框架包络几何模型转换用于表征电池包框架设计空间的电池包框架有限元 模型； [0010]基于给定的空间布置， 在车身框架有限元模型以及电池包框架有限元模型之间确 定连接位置并构建螺 栓模型； [0011]利用螺栓模型将 车身框架有限元模型以及电池包框架有限元模型相连， 得到用于说　明　书 1/5 页 3 CN 115310206 A 3