新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法及装置

摘要

本发明实施方式提供一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法及装置，涉及电池包模拟测试技术领域。方法包括：获取电池包的初始结构参数；基于电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型；以及对第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，得到电池托盘的第二拓扑结构模型；获取电池包的最终结构参数；基于第二拓扑结构模型构建电池托盘和电池模组的三维有限元模型，依据电池包的最终结构参数对三维有限元模型进行刚强度仿真，以确定电池托盘的最终结构。本发明在有设计变更或动力电池模组更新换代需调整电池托盘结构设计时，能仅对第二拓扑结构模型进行较小改动即可，从而对电池托盘的结构模型进行仿真测试，以确定电池托盘的最终结构。

权利要求

1.一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法，其特征在于，包括：

获取电池包的初始结构参数，所述电池包的初始结构参数包括电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重及电池模组的初始重量；

基于所述电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型；以及对所述第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定所述电池托盘的初始结构，以得到所述电池托盘的第二拓扑结构模型；

获取电池包的最终结构参数，所述电池包的最终结构参数包括电池托盘的最终尺寸、电池托盘的最终材料、电池托盘的最终自重及电池模组的最终重量；

基于所述第二拓扑结构模型构建所述电池托盘和电池模组的三维有限元模型，依据所述电池包的最终结构参数对所述三维有限元模型进行刚强度仿真，以依据仿真结果确定所述电池托盘的最终结构；

对所述第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定所述电池托盘的初始结构，以得到所述电池托盘的第二拓扑结构模型，包括：对所述第一拓扑结构模型分别进行静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度仿真分析；

判断所述第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度是否均满足预设条件；若是，以所述第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型；否则依据仿真结果调整所述第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法，其特征在于，所述第一拓扑结构为所述电池包的三维结构特征简化的有限元模型，所述基于所述电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型，包括：获取所述电池托盘的边界及约束；

依据所述电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重、电池模组的初始重量、电池托盘的边界及约束，构建所述电池托盘的第一拓扑结构模型。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法，其特征在于，对所述第一拓扑结构模型进行静刚度仿真分析，判断所述第一拓扑结构模型是否满足预设条件，包括：对所述第一拓扑结构分别施加第一重力及第二重力；

当所述第一拓扑结构在第一重力下的第一形变位移小于第一阈值，且所述第一拓扑结构在第二重力下的第二形变位移小于第二阈值时，所述第一拓扑结构模型满足预设条件；

所述第二阈值为n倍所述第一阈值。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法，其特征在于，否则依据仿真结果调整所述第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型，包括：若所述第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度中的任一项不满足预设条件，在所述第一拓扑结构模型不满足预设条件的部位增加对应的结构梁，直至增加结构梁后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以所有结构梁之间的交叉点作为所述第一拓扑结构模型的中间固定点，在所述第一拓扑结构模型中标记所有中间固定点，以标记中间固定点后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型。

5.一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试装置，其特征在于，包括：

第一数据获取模块，被配置为获取电池包的初始结构参数，所述电池包的初始结构参数包括电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重及电池模组的初始重量；

第一计算模块，被配置为基于所述电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型；以及对所述第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定所述电池托盘的初始结构，以得到所述电池托盘的第二拓扑结构模型；

第二数据获取模块，被配置为获取电池包的最终结构参数，所述电池包的最终结构参数包括电池托盘的最终尺寸、电池托盘的最终材料、电池托盘的最终自重及电池模组的最终重量；

第二计算模块，被配置为基于所述第二拓扑结构模型构建所述电池托盘和电池模组的三维有限元模型，依据所述电池包的最终结构参数对所述三维有限元模型进行刚强度仿真，以依据仿真结果确定所述电池托盘的最终结构；

所述第一计算模块，还包括：

第二计算单元，被配置为对所述第一拓扑结构模型分别进行静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度仿真分析；

判断所述第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度是否均满足预设条件；若是，以所述第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型；否则，依据仿真结果调整所述第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型。

6.根据权利要求5所述的新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试装置，其特征在于，所述第一拓扑结构为所述电池包的三维结构特征简化的有限元模型，所述第一计算模块，包括：第一数据获取单元，被配置为获取所述电池托盘的边界及约束；

第一计算单元，被配置为依据所述电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重、电池模组的初始重量、电池托盘的边界及约束构建所述电池托盘的第一拓扑结构模型。

7.根据权利要求5所述的新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试装置，其特征在于，第二计算单元，包括：第一计算子单元，被配置为对所述第一拓扑结构分别施加第一重力及第二重力；

当所述第一拓扑结构在第一重力下的第一形变位移小于第一阈值，且所述第一拓扑结构在第二重力下的第二形变位移小于第二阈值时，所述第一拓扑结构模型满足预设条件；

所述第二阈值为n倍所述第一阈值。

8.根据权利要求5所述的新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试装置，其特征在于，第二计算单元，还包括：第二计算子单元，被配置为若所述第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度中的任一项不满足预设条件，在所述第一拓扑结构模型不满足预设条件的部位增加对应的结构梁，直至增加结构梁后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以所有结构梁之间的交叉点作为所述第一拓扑结构模型的中间固定点，在所述第一拓扑结构模型中标记所有中间固定点，以标记中间固定点后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型。

说明书

新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电池包模拟测试技术领域，具体地涉及一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法及一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试装置。

背景技术

[0002] 动力电池包作为纯电动汽车的重要组成部分，其安全性能很大程度决定了整车安全，而电池托盘承载了动力电池包最核心高能量密度电芯，其结构的机械性能很大程度决定了动力电池包的安全性，因此在开发过程中必须进行多次模拟仿真及最终试验确定电池托盘的结构强度，然而现有的电池托盘在建立好结构模型并进行模拟测试仿真后，若有设计改动或电池模组更新换代，则需要重新建立电池包的结构模型或对原结构模型进行大量改动以满足设计改动从而重新进行模拟仿真及实物验证，工作量大，成本高，且设计响应慢。

发明内容

[0003] 本发明实施方式的目的是提供一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法及装置，以解决现有电池托盘结构模拟测试仿真方法无法快速响应设计变更的问题。

[0004] 为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法，包括：

[0005] 获取电池包的初始结构参数，所述电池包的初始结构参数包括电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重及电池模组的初始重量；

[0006] 基于所述电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型；以及[0007] 对所述第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定所述电池托盘的初始结构，以得到所述电池托盘的第二拓扑结构模型；

[0008] 获取电池包的最终结构参数，所述电池包的最终结构参数包括电池托盘的最终尺寸、电池托盘的最终材料、电池托盘的最终自重及电池模组的最终重量；

[0009] 基于所述第二拓扑结构模型构建所述电池托盘和电池模组的三维有限元模型，依据所述电池包的最终结构参数对所述三维有限元模型进行刚强度仿真，以依据仿真结果确定所述电池托盘的最终结构。

[0010] 可选地，所述第一拓扑结构为所述电池包的三维结构特征简化的有限元模型，所述基于所述电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型，包括：

[0011] 获取所述电池托盘的边界及约束；

[0012] 依据所述电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重、电池模组的初始重量、电池托盘的边界及约束，构建所述电池托盘的第一拓扑结构模型。

[0013] 可选地，对所述第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定所述电池托盘的初始结构，以得到所述电池托盘的第二拓扑结构模型，包括：

[0014] 对所述第一拓扑结构模型分别进行静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度仿真分析；

[0015] 判断所述第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度是否均满足预设条件；若是，以所述第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型；否则依据仿真结果调整所述第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型。

[0016] 可选地，对所述第一拓扑结构模型进行静刚度仿真分析，判断所述第一拓扑结构模型是否满足预设条件，包括：

[0017] 对所述第一拓扑结构分别施加第一重力及第二重力；

[0018] 当所述第一拓扑结构在第一重力下的第一形变位移小于第一阈值，且所述第一拓扑结构在第二重力下的第二形变位移小于第二阈值时，所述第一拓扑结构模型满足预设条件；

[0019] 所述第二阈值为n倍所述第一阈值。

[0020] 可选地，否则依据仿真结果调整所述第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型，包括：

[0021] 若所述第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度中的任一项不满足预设条件，在所述第一拓扑结构模型不满足预设条件的部位增加对应的结构梁，直至增加结构梁后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以所有结构梁之间的交叉点作为所述第一拓扑结构模型的中间固定点，在所述第一拓扑结构模型中标记所有中间固定点，以标记中间固定点后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型。

[0022] 在本发明的第二方面，提供一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试装置，包括：

[0023] 第一数据获取模块，被配置为获取电池包的初始结构参数，所述电池包的初始结构参数包括电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重及电池模组的初始重量；

[0024] 第一计算模块，被配置为基于所述电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型；以及

[0025] 对所述第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定所述电池托盘的初始结构，得到所述电池托盘的第二拓扑结构模型；

[0026] 第二数据获取模块，被配置为获取电池包的最终结构参数，所述电池包的最终结构参数包括电池托盘的最终尺寸、电池托盘的最终材料、电池托盘的最终自重及电池模组的最终重量；

[0027] 第二计算模块，被配置为基于所述第二拓扑结构模型构建所述电池托盘和电池模组的三维有限元模型，依据所述电池包的最终结构参数对所述三维有限元模型进行刚强度仿真，以依据仿真结果确定所述电池托盘的最终结构。

[0028] 可选地，所述第一拓扑结构为所述电池包的三维结构特征简化的有限元模型，所述第一计算模块，包括：

[0029] 第一数据获取单元，被配置为获取所述电池托盘的边界及约束；

[0030] 第一计算单元，被配置为依据所述电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重、电池模组的初始重量、电池托盘的边界及约束构建所述电池托盘的第一拓扑结构模型。

[0031] 可选地，所述第一计算模块，还包括：

[0032] 第二计算单元，被配置为对所述第一拓扑结构模型分别进行静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度仿真分析；

[0033] 判断所述第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度是否均满足预设条件；若是，以所述第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型；否则，依据仿真结果调整所述第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型。

[0034] 可选地，第二计算单元，包括：

[0035] 第一计算子单元，被配置为对所述第一拓扑结构分别施加第一重力及第二重力；

[0036] 当所述第一拓扑结构在第一重力下的第一形变位移小于第一阈值，且所述第一拓扑结构在第二重力下的第二形变位移小于第二阈值时，所述第一拓扑结构模型满足预设条件；

[0037] 所述第二阈值为n倍所述第一阈值。

[0038] 可选地，第二计算单元，还包括：

[0039] 第二计算子单元，被配置为若所述第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度中的任一项不满足预设条件，在所述第一拓扑结构模型不满足预设条件的部位增加对应的结构梁，直至增加结构梁后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以所有结构梁之间的交叉点作为所述第一拓扑结构模型的中间固定点，在所述第一拓扑结构模型中标记所有中间固定点，以标记中间固定点后的第一拓扑结构模型作为所述第二拓扑结构模型。

[0040] 本发明上述技术方案通过预先根据电池包的初始设计参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型，并基于第一拓扑结构模型进行仿真验证得到能满足电池包初始设计参数要求的第二拓扑结构模型，从而在有设计变更或动力电池模组更新换代需调整电池托盘结构设计时，能仅对第二拓扑结构模型进行较小改动即可，从而对电池托盘的结构模型进行仿真测试，以确定电池托盘的最终结构。

[0041] 本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

[0042] 附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

[0043] 图1是本发明优选实施方式提供的一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法流程图；

[0044] 图2是本发明优选实施方式提供的现有电池包结构仿真模拟示意图；

[0045] 图3是本发明优选实施方式提供的一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法的仿真模拟示意图；

[0046] 图4是本发明优选实施方式提供的一种电池托盘结构俯视图；

[0047] 图5是本发明优选实施方式提供的第一拓扑结构模型示意图；

[0048] 图6是本发明优选实施方式提供的另一种电池托盘结构俯视图；

[0049] 图7是本发明优选实施方式提供的第二拓扑结构模型示意图；

[0050] 图8是本发明优选实施方式提供的一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试装置示意图。

具体实施方式

[0051] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0052] 如图1所示，在本发明的第一方面，提供一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试方法，包括：

[0053] S100、获取电池包的初始结构参数，电池包的初始结构参数包括电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重及电池模组的初始重量；

[0054] S200、基于电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型；以及对第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定电池托盘的初始结构，以得到电池托盘的第二拓扑结构模型；

[0055] S300、获取电池包的最终结构参数，电池包的最终结构参数包括电池托盘的最终尺寸、电池托盘的最终材料、电池托盘的最终自重及电池模组的最终重量；

[0056] S400、基于第二拓扑结构模型构建电池托盘和电池模组的三维有限元模型，依据电池包的最终结构参数对三维有限元模型进行刚强度仿真，以依据仿真结果确定电池托盘的最终结构。

[0057] 如此，本实施方式通过预先根据电池包的初始设计参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型，并基于第一拓扑结构模型进行仿真验证得到能满足电池包初始设计参数要求的第二拓扑结构模型，从而在有设计变更或动力电池模组更新换代需调整电池托盘结构设计时，能仅对第二拓扑结构模型进行较小改动即可，从而对电池托盘的结构模型进行仿真测试，以确定电池托盘的最终结构。

[0058] 具体的，如图2及图3所示，在新能源汽车电池包的开发设计过程中，概念阶段是最重要的，整个拓扑架构很大程度决定了完整设计方案，而电池托盘结构作为电池包结构的一部分，由于其承载了动力电池最核心高能量密度的电芯，其结构的机械性能决定了动力电池包的安全。然而在现有的电池包结构开发中，对电池托盘的结构进行仿真模拟测试往往在整个设计过程后期，即在电池包的结构参数基本确定后，再基于该参数对电池包结构进行各种工况多轮次模拟测试，根据测试结果调整结构参数以达到设计要求，后续再对电池包结构进行实物验证，这样，若电池包结构的设计有更改，例如，动力电池包更新换代，则需要重新对电池托盘的结构进行设计、模拟仿真测试及实物验证，导致改动量大且开发周期长。本实施方式在电池结构的开发初期，预先根据设计边界及电池性能要求进行电池模组排布及空间校核，从而确定电池包的初始结构参数，通过自动读取或人工输入的方式获取电池包的初始结构参数，例如电池托盘的初始尺寸、材料、自重及电池模组的数量、排布及总重量等，从而依据初始结构参数建立电池托盘的初始结构，并构建电池托盘的第一拓扑结构模型，其中，第一拓扑结构模型可以基于CAE仿真软件构建并对第一拓扑结构模型进行初步的刚强度仿真，例如，进行多种工况的仿真模拟以判断第一拓扑结构模型是否满足刚强度要求，若不满足，则对第一拓扑结构模型参数进行修改、调整，直至其满足刚强度要求，以构建满足刚强度要求的第二拓扑结构模型。对于同一车型来说，电池包的设计需要满足固定的整车架构，因此，电池包的某些参数具有固定的初始值，例如，电池托盘的边界、尺寸，以及电池模组的数量、重量等参数往往是预先确定的固定值，因此，在此基础上，本实施方式在电池包设计的概念阶段，依据初步确定的电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型，例如，依据电池托盘的初始尺寸、初始材料、电池托盘的初始自重、电池模组的初始重量以及电池模组的预设排布方式通过CAE仿真软件构建电池托盘的第一拓扑结构模型，例如Hypermesh仿真软件，并对其进行不同工况的力学性能仿真模拟测试，以对第一拓扑结构模型的参数进行调整，直至其能满足电池包的基础刚强度要求，得到电池托盘的初始拓扑结构模型——第二拓扑结构模型，从而能基于第二拓扑结构模型引导后续的电池包开发设计。在电池包设计过程中，电池包的最终结构参数往往与设计概念阶段确定的初始结构参数有一定差异，因此，在电池包的最终结构参数确定后，通过获取电池托盘的最终尺寸、最终材料、电池托盘的最终自重及电池模组的最终重量，基于第二拓扑结构模型建立包括电池托盘及电池模组的电池包三维有限元模型，确定电池包有限元数据，并依据电池包有限元数据对电池包进行不同工况下的模态、挤压、随机振动的仿真模拟测试，以依据仿真结果对三维有限元模型进行修改、调整，以确定电池托盘的最终结构。

[0059] 当后续的结构设计更改或电池模组更新换代导致电池托盘结构需要更改时，例如由于电池模组的更新换代，导致电池模组的排布方式与构建电池托盘的第二拓扑结构模型采用的电池模组的预设排布方式不同，进一步导致电池托盘的受力点改变，因此，需要对电池托盘的结构进行调整时，仅需获取电池模组的最终排布，对第二拓扑结构模型进行调整即可，若电池包最终设计的电池托盘的最终尺寸、电池托盘的最终材料、电池托盘的最终自重或电池模组的最终重量任一参数与电池包的初始结构参数相比有变更，则只需获取变更后的最终结构参数并对第二拓扑结构模型进行相应调整，即可在调整后的第二拓扑结构模型的基础上建立详细的三维有限元模型进行仿真模拟测试即可确定电池托盘的最终结构，从而能在设计变更时基于第二拓扑结构模型快速修改、建立新的三维有限元模型，有效提高了设计效率。同时，由于基于相同架构但不同型号的车型在电池包结构上通常具有较大的通用性，因此，在对基于相同架构但不同型号的车型的进行电池包结构设计时，能基于第二拓扑结构模型及对应车型的电池包最终结构参数快速建立对应的三维有限元模型，相比于现有方法，能有效的缩短研发周期，降低研发成本。

[0060] 为了进一步提高研发效率，缩短研发周期，第一拓扑结构为电池包的三维结构特征简化的有限元模型，基于电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型，包括：

[0061] 获取电池托盘的边界及约束，确定电池托盘的初始结构形状及约束点，；依据电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重、电池模组的初始重量、电池托盘的边界及约束，基于CAE仿真软件构建电池托盘的第一拓扑结构模型。本实施方式中，根据整车电量的需求、空间排布概念得出电池托盘的初始结构，电池托盘的初始结构包括矩形的底盘及垂直设置在底盘上的四个档板，四个档板围合形成与底盘对应的矩形，结构梁设置在电池托盘较长的两块档板之间且与电池托盘较长的两块档板均垂直，确定约束点，约束可以为焊接或螺栓连接，以使得结构梁、档板与底盘固定不动。

[0062] 确定第一拓扑结构模型后，对第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定电池托盘的初始结构，以得到电池托盘的第二拓扑结构模型，包括：

[0063] 对第一拓扑结构模型分别进行静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度仿真分析；判断第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度是否均满足预设条件；若是，以第一拓扑结构模型作为第二拓扑结构模型；否则依据仿真结果调整第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为第二拓扑结构模型。

[0064] 其中，对第一拓扑结构模型进行静刚度仿真分析，判断第一拓扑结构模型是否满足预设条件，包括：

[0065] 对第一拓扑结构分别施加第一重力及第二重力；当第一拓扑结构在第一重力下的第一形变位移小于第一阈值，且第一拓扑结构在第二重力下的第二形变位移小于第二阈值时，第一拓扑结构模型满足预设条件；第二阈值为n倍第一阈值。

[0066] 本实施方式中，按照电池模组的排布，对第一拓扑结构模型分别施加1倍自重以及3倍自重对第一拓扑结构进行仿真模拟测试，同时，对第一拓扑结构模型进行模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度仿真模拟测试，并判断第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度是否满足预设条件。

[0067] 其中，否则依据仿真结果调整第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为第二拓扑结构模型，包括：

[0068] 若第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度中的任一项不满足预设条件，在第一拓扑结构模型不满足预设条件的部位增加对应的结构梁，直至增加结构梁后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以所有结构梁之间的交叉点作为第一拓扑结构模型的中间固定点，在第一拓扑结构模型中标记所有中间固定点，以标记中间固定点后的第一拓扑结构模型作为第二拓扑结构模型。

[0069] 结构梁是电池托盘的重要结构件，其作用在于支撑电池罩盖和维持电池托盘的底盘的刚强度性能。当电池托盘受到电池模组的冲击时，结构梁承受主要冲击，以维持电池托盘的结构稳定，对于不同排布的模组，结构梁的分布也需要对应调整，因此，预留中间固定点有利于在后续电池托盘结构设计时便捷的进行结构梁的更改，从而进行不同结构的仿真模拟，能有效提高仿真模拟效率。例如，第一拓扑结构模型的两较短档板的横向挤压刚度不满足预设条件，则在两较短档板之间增加垂直于两较短档板的结构梁，以此类推，当第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度或纵向挤压刚度不满足预设条件时，通过增加结构梁调整第一拓扑结构模型并进行静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度仿真模拟测试，直至增加结构梁后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，将结构梁之间的交叉点标记为中间固定点，从而确定第二拓扑结构模型。

[0070] 下面以第一拓扑结构模型及第二拓扑结构模型进行仿真模拟测试对比，其中，如图4及图5所示，第一拓扑结构模型，下称方案1的电池托盘的两较长档板之间设置有3根结构梁，如图6及图7所示，第二拓扑结构模型，下称方案2的电池托盘的两较长档板之间设置有3根结构梁且电池托盘的两较短档板之间连接有2根结构梁，以结构梁之间的交点为中间固定点，也称中间挂点。其中，方案1及方案2中，电池托盘的梁截面均采用a*b*t的铝型材，所有VDA电池模组的重量为m2=n*mmodule=324kg；方案1中，电池托盘自身重量均为m1=33kg，整个拓扑结构重量为m1+m2=357kg；方案2中，电池托盘自身重量均为m3=38kg，整个拓扑结构重量为m3+m2=362kg。分别对方案1及方案2的拓扑结构模型进行静刚度、模态、横向挤压刚度或纵向挤压刚度仿真模拟测试，其中，静刚度测试为分别对方案1及方案2的拓扑结构模型施加1倍自重，即357kg，以及3倍自重，即1071kg进行仿真模拟测试，具体模拟测试结果如表1所示：

[0071]

[0072] 表1

[0073] 通过仿真模拟测试可知，方案2的电池托盘拓扑结构增加中间固定点后模态大大提升，因此需要预留中间固定点的位置，以便于整车柱碰位置处挤压刚度如果不满足设计目标，则须增加柱碰位置处结构梁来传递载荷。因此，方案2的电池托盘拓扑结构整体模态更好，自身变形也小，同时模拟整车柱碰位置挤压变形小，因此以方案2的电池托盘拓扑结构指导后续电池包结构的详细设计。

[0074] 如图8所示，在本实施方式的第二方面，提供一种新能源汽车电池托盘拓扑结构模拟测试装置，包括：

[0075] 第一数据获取模块，被配置为获取电池包的初始结构参数，电池包的初始结构参数包括电池托盘的初始尺寸、电池托盘的初始材料、电池托盘的初始自重及电池模组的初始重量；

[0076] 第一计算模块，被配置为基于电池包的初始结构参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型；以及

[0077] 对第一拓扑结构模型进行刚强度仿真，依据仿真结果确定电池托盘的初始结构，以得到电池托盘的第二拓扑结构模型；

[0078] 第二数据获取模块，被配置为获取电池包的最终结构参数，电池包的最终结构参数包括电池托盘的最终尺寸、电池托盘的最终材料、电池托盘的最终自重及电池模组的最终重量；

[0079] 第二计算模块，被配置为基于第二拓扑结构模型构建电池托盘和电池模组的三维有限元模型，依据电池包的最终结构参数对三维有限元模型进行刚强度仿真，以依据仿真结果确定电池托盘的最终结构。

[0080] 可选地，第一拓扑结构为电池包的三维结构特征简化的有限元模型，第一计算模块，包括：

[0081] 第一数据获取单元，被配置为获取电池托盘的边界及约束；

[0082] 第一计算单元，被配置为依据电池托盘的初始尺寸、初始材料、电池托盘的初始自重、电池模组的初始重量、电池托盘的边界及约束构建电池托盘的第一拓扑结构模型。

[0083] 可选地，第一计算模块，还包括：

[0084] 第二计算单元，被配置为对第一拓扑结构模型分别进行静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度仿真分析；

[0085] 判断第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度是否均满足预设条件；若是，以第一拓扑结构模型作为第二拓扑结构模型；否则，依据仿真结果调整第一拓扑结构，直至调整后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以调整后的第一拓扑结构模型作为第二拓扑结构模型。

[0086] 可选地，第二计算单元，包括：

[0087] 第一计算子单元，被配置为对第一拓扑结构分别施加第一重力及第二重力；

[0088] 当第一拓扑结构在第一重力下的第一形变位移小于第一阈值，且第一拓扑结构在第二重力下的第二形变位移小于第二阈值时，第一拓扑结构模型满足预设条件；

[0089] 第二阈值为n倍第一阈值。

[0090] 可选地，第二计算单元，还包括：

[0091] 第二计算子单元，被配置为若第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度中的任一项不满足预设条件，在第一拓扑结构模型不满足预设条件的部位增加对应的结构梁，直至增加结构梁后的第一拓扑结构模型的静刚度、模态、横向挤压刚度及纵向挤压刚度均满足预设条件，以所有结构梁之间的交叉点作为第一拓扑结构模型的中间固定点，在第一拓扑结构模型中标记所有中间固定点，以标记中间固定点后的第一拓扑结构模型作为第二拓扑结构模型。

[0092] 综上，本实施方式通过预先根据电池包的初始设计参数构建电池托盘的第一拓扑结构模型，并基于第一拓扑结构模型进行仿真验证得到能满足电池包初始设计参数要求的第二拓扑结构模型，从而在确定最终的电池托盘结构设计时，能以第二拓扑结构模型为基础，仅需要对第二拓扑结构模型进行较小改动即可构建电池托盘的最终结构模型，从而对电池托盘的结构模型进行仿真模拟测试，以调整、确定电池托盘的最终结构。

[0093] 以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

[0094] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0095] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。