底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車領(lǐng)域，特別是涉及一種底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車因其排放低、噪聲小、能量利用率高及能量來源廣泛正成為汽車發(fā)展的新方向。受電池技術(shù)限制，電池的能量比與傳統(tǒng)燃油相比很低，因此動力電池箱總成的質(zhì)量占整車質(zhì)量比重大，導(dǎo)致基于傳統(tǒng)車輛開發(fā)的電動汽車存在整車操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性較差的狀況。
[0003]所謂底盤換電電動汽車，即為了解決電動汽車?yán)m(xù)行里程短的問題，可通過自動化設(shè)備來實現(xiàn)快速更換動力電池箱的電動汽車。由于燃油車較為普遍，技術(shù)較為成熟，底盤換電電動汽車往往由傳統(tǒng)燃油車改裝而來。因此，由傳統(tǒng)燃油車改裝而來的底盤換電電動汽車動力電池箱總成的位置布置及動力電池箱與底盤連接點(diǎn)的布置設(shè)計是一項重要的研宄課題。
[0004]對于傳統(tǒng)的電動汽車底盤布置方案只是根據(jù)整車?yán)m(xù)行里程及底盤空間，在確定電池箱結(jié)構(gòu)后布置在汽車底盤下方，沒有考慮動力電池箱總成的布置對整車操縱穩(wěn)定性及乘坐舒適性的影響，使得一般基于傳統(tǒng)燃油車改裝的底盤換電電動汽車的整車性能不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種能夠有效提升整車穩(wěn)定性和舒適性的底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法。
[0006]一種底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法，包括以下步驟:
[0007]確定底盤換電電動汽車的底盤布置方案；
[0008]根據(jù)所述底盤換電電動汽車的底盤布置方案及整車性能確定動力電池箱結(jié)構(gòu)；
[0009]結(jié)合操縱穩(wěn)定性及底盤空間確定動力電池箱總成的質(zhì)心布置位置；
[0010]結(jié)合乘坐舒適性及所述動力電池箱總成的質(zhì)心位置確定所述動力電池箱與所述底盤間連接點(diǎn)的布置位置。
[0011]在其中一個實施例中，所述確定底盤換電電動汽車的底盤布置方案的步驟包括:
[0012]采用前置前驅(qū)的驅(qū)動型式，將驅(qū)動組件布置于汽車前艙下部；
[0013]將整車電器件布置于所述汽車前艙上部；
[0014]結(jié)合整車載荷分布及換電池的方便性，將所述動力電池箱總成布置在底盤正下方，且所述動力電池箱相對整車的縱軸對稱布置。
[0015]在其中一個實施例中，所述動力電池箱通過多個連接機(jī)構(gòu)與車架相連接，且所述動力電池箱位于所述車架的兩條縱梁的跨度之間。
[0016]在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述底盤換電電動汽車的底盤布置方案及整車性能確定動力電池箱結(jié)構(gòu)的步驟具體為:根據(jù)所述動力電池箱的電池組容量及體積要求、底盤空間要求、強(qiáng)度剛度要求、散熱要求及防水防塵要求確定動力電池箱結(jié)構(gòu)。
[0017]在其中一個實施例中，所述動力電池箱包括下箱體、上箱體、支撐橫梁、電源接口支撐架及側(cè)圍邊框；所述支撐橫梁設(shè)置于所述下箱體內(nèi)，所述下箱體與所述上箱體共同形成主箱體，所述電源接口支撐架設(shè)置于所述主箱體中，所述側(cè)圍邊框設(shè)置于所述主箱體外側(cè)。
[0018]在其中一個實施例中，所述側(cè)圍邊框通過焊接的方式與所述下箱體相連接。
[0019]在其中一個實施例中，所述側(cè)圍邊框包括兩條橫向邊框及兩條縱向邊框，所述橫向邊框與所述縱向邊框間通過三面角板及螺紋緊固件進(jìn)行固定連接，所述縱向邊框上設(shè)有與車架相連接的連接機(jī)構(gòu)。
[0020]在其中一個實施例中，所述結(jié)合操縱穩(wěn)定性及底盤空間確定動力電池箱總成的質(zhì)心布置位置的步驟包括:
[0021]建立動力學(xué)建立整車的動力學(xué)模型；
[0022]改變所述動力電池箱總成的質(zhì)心位置，經(jīng)仿真，得到整車操縱穩(wěn)定性與所述動力電池箱總成的質(zhì)心位置之間的變化關(guān)系；
[0023]根據(jù)整車操縱穩(wěn)定性與所述動力電池箱總成的質(zhì)心位置之間的變化關(guān)系，確定最優(yōu)的動力電池箱總成的質(zhì)心布置位置。
[0024]在其中一個實施例中，所述根據(jù)整車操縱穩(wěn)定性與所述動力電池箱總成的質(zhì)心位置之間的變化關(guān)系，確定最優(yōu)的動力電池箱總成的質(zhì)心布置位置的步驟具體為:
[0025]根據(jù)動力電池箱結(jié)構(gòu)及底盤空間確定所述動力電池箱總成的質(zhì)心的允許范圍，并以整車操縱穩(wěn)定性更好作為優(yōu)化目標(biāo)，采用試驗優(yōu)化策略以得到最優(yōu)的動力電池箱總成的質(zhì)心布置位置。
[0026]在其中一個實施例中，所述結(jié)合乘坐舒適性及所述動力電池箱總成的質(zhì)心位置確定所述動力電池箱與所述底盤間連接點(diǎn)的布置位置的步驟包括:
[0027]根據(jù)所述動力電池箱總成的質(zhì)心位置，建立底盤模型，并分析動力電池箱對底盤動態(tài)剛度的影響；
[0028]根據(jù)所述動力電池箱對底盤動態(tài)剛度的影響，確定最優(yōu)的所述動力電池箱與所述底盤間連接點(diǎn)的布置位置。
[0029]上述底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法，利用多體動力學(xué)方法、試驗優(yōu)化策略及有限元等多種方法綜合確定動力電池箱總成的布置位置及動力電池箱與底盤連接點(diǎn)的布置位置，其設(shè)計過程中綜合考慮整車操縱穩(wěn)定性及乘坐舒適性，大大提升了基于傳統(tǒng)燃油車改裝的底盤換電電動汽車的整車性能。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明一實施例中的底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法的流程圖；
[0031]圖2為底盤換電電動汽車的底盤布置圖；
[0032]圖3為底盤換電電動汽車中動力電池箱的爆炸圖；
[0033]圖4為圖1所示底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法中步驟S300的具體流程圖；
[0034]圖5為動力電池箱總成布置所允許空間的示意圖；
[0035]圖6為動力電池箱總成布置所允許空間的另一示意圖；
[0036]圖7為圖1所示底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法中步驟S400的具體流程圖；
[0037]圖8為動力電池箱與底盤連接點(diǎn)的可行區(qū)域示意圖；
[0038]圖9為一實施例中的多個可執(zhí)行方案底盤動態(tài)剛度參數(shù)對比分析表。
【具體實施方式】
[0039]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。
[0040]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
[0041]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0042]請參閱圖1，本發(fā)明一實施例中的底盤換電電動汽車動力電池箱總成布置設(shè)計方法，包括以下步驟:
[0043]步驟S100，確定底盤換電電動汽車的底盤布置方案。
[0044]請一并參閱圖2，首先需要先對傳統(tǒng)的燃油汽車進(jìn)行改造，并確定底盤布置方案。傳統(tǒng)的家用車或商務(wù)車一般采用前置前驅(qū)(即發(fā)動機(jī)前置、前輪驅(qū)動)的驅(qū)動型式?；诖?，將驅(qū)動組件11布置于汽車前艙下部。驅(qū)動組件11具體包括驅(qū)動電機(jī)、變速箱、差速器等。并且，利用拆除燃油發(fā)動機(jī)后留有的空間，將整車電器件12布置于汽車前艙上部。整車電器件12包括整車控制器、電機(jī)驅(qū)動器、高壓電盒、逆變器等。
[0045]結(jié)合整車載荷分布及換電池的方便性，將動力電池箱總成布置在底盤下方，且動力電池箱相對整車的縱軸對稱布置。
[0046]具體的，動力電池箱13通過多個連接機(jī)構(gòu)與車架14相連接。為了提高動力電池箱13的安全性能，動力電池箱13可位于車架14的兩條縱梁的跨度之間。并且，還可對車架14與動力電池箱13之間的連接處的進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的加強(qiáng)，以進(jìn)一步提高動力電池箱13的安全性能。
[0047]可以理解，當(dāng)需要對非前置前驅(qū)型式的車進(jìn)行改造時，其底盤布置也相對應(yīng)的進(jìn)行改變，而不限于上述方式。
[0048]步驟S200，根據(jù)底盤換電電動汽車的底盤布置方案及整車性能確定動力電池箱結(jié)構(gòu)。
[0049]在本實施例中，其具體根據(jù)動力電池箱13的電池組容量及體積要求、底盤空間要求、強(qiáng)度剛度要求、散熱要求及防水防塵等要求來確定動力電池箱13結(jié)構(gòu)。
[0050]請一并參閱圖3，動力電池箱13包括下箱體131、上箱體132、支撐橫梁133、電源接口支撐架134及側(cè)圍邊框135。支撐橫梁133設(shè)置于下箱體131內(nèi)，下箱體131與上箱體132共同形成主箱體，電源接口支撐架134設(shè)置于主箱體中，側(cè)圍邊框135設(shè)置于主箱體外側(cè)。
[0051]具體的，側(cè)圍邊框135通過焊接的方式與下箱體131相連接。側(cè)圍邊框135包括兩條橫向邊框135a及兩條縱向邊框135b。橫向邊框135a與縱向邊框135b間通過三面角板136及螺紋緊固件(圖未示)進(jìn)行固定連接，縱向邊框135b上設(shè)有與車架14相連接的連接機(jī)構(gòu)(圖未示)。連接機(jī)構(gòu)具體可為四個。
[0052]在設(shè)計完底盤布置方案之后，可以根據(jù)底盤布置方案，確定改造前后整車結(jié)構(gòu)因素的變化。
[0053]步驟S300，結(jié)合操縱穩(wěn)定性及底盤空間確定動力電池箱總成的質(zhì)心布置位置。
[0054]請一并參閱圖4，具體的，步驟S