基于Optistruct的电池包箱体上盖优化设计

谭丽辉 李春阳

摘   要：文章对电池包进行静、动态有限元分析，得到箱体结构的薄弱位置，在上盖表面设置凸包结构进行局部加强;并采用Optistruct软件，运用形貌优化技术，以动剛度和静刚度为约束指标，获得了矩形凸包和E型凸包的结构布局和几何参数。经验证，优化后上盖的刚度、强度均得到显著提升，此研究为进一步分析实际电池包箱体结构奠定基础。

关键词：电池包箱体;上盖;优化设计

电池箱作为动力电池系统的唯一载体，在动力电池安全工作和防护方面起着关键作用，电池箱多为薄板件，常常面对颠簸、刹车和碰撞等复杂路况的考验，如何使结构设计合理性得到进一步改善，是箱体结构设计的首要任务[1-4]。

本文基于ANSYS Workbench平台，结合实际工况在上盖表面设置凸包结构进行局部加强，采用Optistruct软件，运用形貌优化技术，优化箱体上盖的局部刚度，得到凸包结构的几何参数和平面布局，并构建了优化后箱体上盖的三维模型。

1    箱体有限元分析

1.1  有限元模型构建

图1为某款电池包结构示意，整个电池包呈较规则的长方体。为了正确模拟力的传递路径，将复杂的电池模组简化为较规则的方形体，同时将简化的电池模组引入到电池包箱体，并将上盖作透明处理，作为后续电池包箱体有限元分析模型。

电池包箱体分别通过两侧的3个挂点悬挂在汽车底盘上，故约束施加在箱体的两侧挂点上。本文采用实体单元对箱体进行有限元模型构建，只具备3个平动自由度，故对挂点表面上的节点也仅约束3个平动自由度。……