PACK护板设计方法及PACK护板设计系统

摘要

本发明提供了一种PACK护板设计方法及PACK护板设计系统，涉及PACK护板设计技术领域，本发明提供的PACK护板设计方法，其步骤包括：输入护板设计要求，并获取影响护板抗变形的多个技术因素；逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果；结合多个技术因素中各条件对应的抗变形验证效果，获得满足抗变形要求的技术因素组合并对应其输出设计标准。本发明提供的PACK护板设计方法及系统，可以考量多个技术因素，获得符合技术要求的技术因素组合，并且可以预判该技术因素组合的合理性，无需反复试制和验证，不仅提高了PACK护板设计效率，而且节省了试制和验证消耗的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及PACK护板设计技术领域，尤其是涉及一种PACK护板设计方法及PACK护板设计系统。

背景技术

对于CTP电池包而言，其下护板的抗变形能力直接关系到了内部电芯的安全性能。然而，下护板在设计时需要考虑材料、固定安装形式、厚度尺寸等多种因素，以往的设计方式只能根据经验设计并试制，然后进行试验验证其性能。由此，不仅导致PACK(电池组)护板设计缺乏统一标准，需要多次反复修改技术参数并进行试制验证，而且难以获得低成本的设计形式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PACK护板设计方法及PACK护板设计系统，以缓解PACK护板需要根据经验设计并试制、验证，难以全面分析并预判护板性能的技术问题。

第一方面，本发明提供的PACK护板设计方法，包括以下步骤：

输入护板设计要求，并获取影响护板抗变形的多个技术因素；

逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果；

结合多个所述技术因素中各条件对应的所述抗变形验证效果，获得满足抗变形要求的技术因素组合；

将满足抗变形要求的技术因素组合作为设计标准输出。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述获取影响护板抗变形的多个技术因素的步骤包括：

获取材料类型、表面特征、固定点数量和护板厚度的可选项。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果的步骤包括：

保持所述表面特征、所述固定点数量和所述护板厚度不变，分别测试多种材料护板在预设外力碰撞作用下的变形量；

保持所述材料类型、所述固定点数量和所述护板厚度不变，分别通过仿真拓扑计算多种表面特征条件下的护板在预设外力碰撞作用下的变形量；

保持所述材料类型、所述表面特征和所述护板厚度不变，分别测试具有不同固定点数量的护板在预设外力碰撞作用下的变形量；

保持所述材料类型、所述表面特征和所述固定点数量不变，分别测试多种厚度条件下的护板在预设外力碰撞作用下的变形量。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述结合多个所述技术因素中各条件对应的所述抗变形验证效果，获得满足抗变形要求的技术因素组合的步骤包括：

以多个所述技术因素分别在任一可选条件下对应的护板变形量求和；

判断护板变形量之和与许用变形上限的大小关系；

选择并保存护板变形量之和小于许用变形上限的技术因素组合。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述以多个所述技术因素分别在任一可选条件下对应的护板变形量求和的步骤包括：

输入每个技术因素对应的护板变形量的权重比；

对多个技术因素在任一可选条件下对应的护板变形量进行加权求和。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述PACK护板设计方法还包括：

结合成本系数和加工难度系数，选取符合产品经济性和可加工性的技术因素组合。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述结合成本系数和加工难度系数，选取符合产品经济性和可加工性的技术因素组合的步骤包括：

对多个技术因素在任一可选条件下对应的成本系数和加工难度系数进行预设；

对满足抗变形要求的技术因素组合中任一可选条件下的成本系数和加工难度系数求和；

选择并保存成本系数和加工难度系数之和小于等于预设合理性系数的技术因素组合。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，在所述逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果的步骤中：

采用球击方式沿垂直于护板板面的方向施加预设外力碰撞作用；

记录每一种技术因素中各条件下护板在垂直于板面方向上的变形尺寸。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述护板受球击的位置选择避开边框、横梁和纵梁的位置。

第二方面，本发明提供的PACK护板设计系统，包括：

输入模块，所述输入模块用于输入影响护板抗变形的多个技术因素；

模拟试验模块，所述模拟试验模块用于逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果；

处理分析模块，所述处理分析模块用于结合多个所述技术因素中各条件对应的所述抗变形验证效果，获得满足抗变形要求的技术因素组合；

输出模块，所述输入模块、所述模拟试验模块、所述处理分析模块和所述输出模块依次连接，所述输出模块用于输出所述技术因素组合。

本发明实施例带来了以下有益效果：采用输入护板设计要求，并获取影响护板抗变形的多个技术因素的方式，通过逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果，结合多个技术因素中各条件对应的抗变形验证效果，获得满足抗变形要求的技术因素组合，并将该技术因素组合作为设计标准输出，可以同时综合考量多个技术因素，获得符合技术要求的技术因素组合，可以依据该技术因素组合作为设计标准，确保护板满足抗变形性能要求，并且可以预判该技术因素组合的合理性，无需反复试制和验证，不仅提高了PACK护板设计效率，而且节省了试制和验证消耗的成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的PACK护板设计方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的PACK护板设计方法，包括以下步骤：输入护板设计要求，并获取影响护板抗变形的多个技术因素；逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果；结合多个技术因素中各条件对应的抗变形验证效果，获得满足抗变形要求的技术因素组合；将满足抗变形要求的技术因素组合作为设计标准输出。

采用上述PACK护板设计方法，可以在输入护板设计要求输入最大许用抗变形尺寸μ，还可以将多个技术因素的可选项作为预设条件，例如：输入并设定材料种类、固定点数量范围、表面特征可选种类和厚度尺寸范围等，并将其作为设计要求的组成部分。随后，逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，由此可获知每个技术因素可选项对应的抗变形效果，通过结合多个技术因素中各条件对应的抗变形效果，进而可以获得满足抗变形要求的技术因素组合，设计时同时考量了多个技术因素，获得符合技术要求的技术因素组合，可以依据该技术因素组合作为设计标准，设计标准包括选材种类、固定点数量、表面特征和护板厚度尺寸，在多重技术因素组合后满足设计要求的条件下，可以预判该技术因素组合的合理性，确保所设计的护板满足抗变形性能要求，无需反复试制和验证，不仅提高了PACK护板设计效率，而且节省了试制和验证消耗的成本。

在本发明实施例中，获取影响护板抗变形的多个技术因素的步骤包括：获取材料类型、表面特征、固定点数量和护板厚度的可选项。

其中，材料类型可选项包括:钣金、复合材料或铝板等，表面特征包括:冲型结构、槽孔、加强肋、纹理或铸造型槽等结构，固定点数量可根据框架、横梁和纵梁尺寸，以及护板结构、尺寸进行设定，在一定数值范围内，以备设计时选择最为合理的固定点数量。护板厚度可在1mm～50mm范围内取值，亦可根据以往设计经验缩小其取值范围，从而提高设计方法的运行效率。

如图1所示，逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果的步骤包括：

保持表面特征、固定点数量和护板厚度不变，分别测试多种材料护板在预设外力碰撞作用下的变形量b

保持材料类型、固定点数量和护板厚度不变，分别通过仿真拓扑计算多种表面特征条件下的护板在预设外力碰撞作用下的变形量a

保持材料类型、表面特征和护板厚度不变，分别测试具有不同固定点数量的护板在预设外力碰撞作用下的变形量c

保持材料类型、表面特征和固定点数量不变，分别测试多种厚度条件下的护板在预设外力碰撞作用下的变形量d

进一步的，结合多个技术因素中各条件对应的抗变形验证效果，获得满足抗变形要求的技术因素组合的步骤包括：以多个技术因素分别在任一可选条件下对应的护板变形量求和；判断护板变形量之和与许用变形上限的大小关系；选择并保存护板变形量之和小于许用变形上限的技术因素组合。

具体的，为便于快速获知满足设计要求的技术因素组合，可先对不同技术因素变量条件下的模拟变形量进行大小排列。例如，变形量从小到大排列，记录为：a

在可选的实施方式中，以多个技术因素分别在任一可选条件下对应的护板变形量求和的步骤包括：输入每个技术因素对应的护板变形量的权重比；对多个技术因素在任一可选条件下对应的护板变形量进行加权求和。

可以针对不同技术因素赋予不同的权重比，由此可更有针对性地加强某一技术因素的关注度，还可以通过降低对成本影响较大技术因素的权重，从而获得更低成本的技术因素组合。为避免最终获得的技术因素组合偏离许用范围，各技术因素对应的权重比应接近其均值1/n，其中，n为技术因素数量值，从而避免设计结果严重偏离一比一求和的设计结果。

进一步的，PACK护板设计方法还包括：结合成本系数ε和加工难度系数η，选取符合产品经济性和可加工性的技术因素组合。

本实施方式中，结合成本系数ε和加工难度系数η，选取符合产品经济性和可加工性的技术因素组合的步骤包括：

对多个技术因素在任一可选条件下对应的成本系数ε和加工难度系数η进行预设；

对满足抗变形要求的技术因素组合中任一可选条件下的成本系数ε和加工难度系数η求和；

选择并保存成本系数ε和加工难度系数η之和小于等于预设合理性系数α的技术因素组合。

具体的，表面特征对应成本系数ε

若上述技术因素组合不能满足变形量、经济性和可加工性要求，则需要对技术因素进行重新选择，还可以重新输入技术因素的可选项或更改设计要求。最终获得符合产品经济性和可加工性的技术因素组合，在满足抗变形要求的条件下，将最终得到的技术因素组合作为设计标准，以便使所设计的护板满足抗变形、经济性和可加工性的要求。

进一步的，在逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果的步骤中：采用球击方式沿垂直于护板板面的方向施加预设外力碰撞作用；记录每一种技术因素中各条件下护板在垂直于板面方向上的变形尺寸。通过验证护板安装于电池包底部，并在受到来自正下方撞击时的变形量，从而可以获得确保电池包不起火、不爆炸的下护板设计标准。

需要说明的是，护板受球击的位置选择避开边框、横梁和纵梁的位置，从而可验证护板最薄弱位置的抗撞击变形性能。

如图1所示，本发明实施例提供的PACK护板设计系统，包括：

输入模块，输入模块用于输入影响护板抗变形的多个技术因素；

模拟试验模块，模拟试验模块用于逐一针对每一种技术因素进行抗变形性能验证，并获得每一种技术因素中各条件对应的抗变形验证效果；

处理分析模块，处理分析模块用于结合多个技术因素中各条件对应的抗变形验证效果，获得满足抗变形要求的技术因素组合；

输出模块，输入模块、模拟试验模块、处理分析模块和输出模块依次连接，输出模块用于输出技术因素组合。

在本发明实施例中，输入模块可选用触控屏或键盘等设备，模拟试验模块采用建模及有限元分析软件、机械式试验设备或者由多次试验结果建立的数据表，可根据输入的技术因素选项，得出对应的变形量结果。处理分析模块对数据进行计算和比对，最终通过输出模块将符合设计要求的技术因素组合输出，以使技术人员获知产品技术标准。PACK护板设计系统搭载上述实施方式记载的设计方法，具有相同的技术效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。