托盤結構的案例
混合動力車電池托盤的優化設計方法
摘要:本文利用有限元法分析對比四種截面形狀的加強筋結構對模態性能的影響，得出了截面形狀對模態性能影響的一般規律，為某混合動力車電池托盤加強筋的優化設計提供依據。通過OptiStruct軟件進行形貌拓撲優化，利用約束模態和Z向-3G加速度載荷的組合工況，設置優化目標和約束條件進行加強筋的優化布置，得到了電池托盤加強筋結構的最優化分布。最后，結合制造工藝性和性能要求，設計出了滿足要求的托盤結構，為此類電池托盤的設計和優化提供方法。
關鍵字：電池托盤，約束模態，形貌優化，CAE，OptiStruct
前言
模態性能是結構的固有特性，通過模態頻率和振型可以判斷出結構的動剛度特性。由共振原理可知，當結構的固有頻率與某激勵頻率相等或相近時，容易引起的結構共振，從而產生較大的變形，嚴重時會造成結構的破壞。電池托盤在設計時，首先要滿足其結構的模態性能要求，使其自由模態頻率遠離發動機產生的激勵頻率和來自不平路面的激勵頻率。混合動力車電池質量一般在100kg以上，因此其托盤平面較大，自由模態頻率很低，需要通過加強筋的設置來提高其模態頻率，以達到設計要求。
加強筋的截面形式對模態頻率有較大的影響，不同形式的截面其可加工制造性和制造成本各不相同，需要綜合成本和工藝性等方面合理的選擇截面的形狀。常用的加強筋截面有半圓形、矩形、梯形、三角形以及經過工藝處理的相似結構的截面形式，本文利用有限元分析法，分析對比各截面形式對模態性能影響的一般規律，以選擇合理的加強筋結構。
拓撲優化是利用有限元法對結構的加強筋的布置進行優化的一種優化方法，利用有限元分析軟件可以很方便的對平板結構的加強筋結構按照相應的性能要求進行分布的最優化設計，再結合裝配需求和工藝性能確定最終的加強筋結構，可以及時有效地設計出滿足性能要求的加強筋結構。
展開 【4月26日】大眾戰略競爭對手曝光；4月廠商集體潰敗；蔚來部分復工；國內首款自駕芯片出爐；零跑發布CTC技術；比亞迪海豹曝光
05
零跑汽車正式發布無電池包CTC技術
??????????????????????集微網消息 4月25日，零跑汽車CTC（Cell-To-Chassis）電池技術正式發布，CTC是指將電池、底盤進行集成設計，該技術是提升車輛性能的前沿技術，該技術重新設計電池承載托盤，使整個下車體底盤結構與電池托盤結構耦合，創新了安裝工藝。據悉，該技術通過減少冗余的結構設計，能有效減少零部件數量；在提升空間利用率和系統比能的同時，讓車身與電池結構互補，使電池抗沖擊能力及車身扭轉剛度得到大幅度提升。零跑汽車表示，CTC電池底盤一體化技術帶來更多核心優勢，實現了空間、性能、續航、安全的完美結合，CTC技術代表零跑汽車7年全域自研路線的最新成果。此外，零跑智能動力CTC電池底盤一體化技術，將會助力全球首款搭載CTC技術的量產轎車-零跑C01。
06
smart精靈t#1上市 售價19.00-23.00萬元
新浪汽車 4月25日晚，smart精靈#1正式上市，新車共推出兩款車型，售價區間為19.00萬元-23.00萬元。新車定位為純電動小型SUV，基于浩瀚SEA架構打造。設計上由梅賽德斯-奔馳主導。跟以往smart品牌車型相比，這是smart旗下首款純電動車型。不僅如此，其內部空間及車身尺寸也有所變化，軸距達2750mm內部相比以往更寬敞，因此被很多人稱為“長大后的smart”。
展開 一文熟悉CTC電池底盤一體化技術
零跑將電池、底盤和下車身進行集成設計，簡化產品設計和生產工藝的前沿技術，通過重新設計電池承載托盤，使整個下車體底盤結構與電池托盤結構耦合，創新了安裝工藝。通過減少冗余的結構設計，能有效減少零部件數量，在提升空間利用率和系統比能的同時，讓車身與電池結構互補，使電池抗沖擊能力及車身扭轉剛度得到大幅提升。
首先是減少模組后產生更多的電池容量空間，相比傳統方案電池布置空間增加14.5%。
其次是輕量化，電池系統取消模塊層級節省下的結構件讓車身輕量化系數相比傳統方案提升20%，同級系數更好，經濟性、性能更均衡。
第三是讓車身扭轉剛度提升25%，抵御共振能力就越強，NVH性能越好，操控性、響應度和行駛性能越好，同時提升了被動安全。
第四是通過軟件控制，電池的主動安全也得以提升。據稱，采用了AI BMS的技術，可以實時監測，這樣基本上杜絕了因為電池或者電芯失效引發的安全問題。
此外，嚴格意義上講，零跑目前是技術是MTC（Module to Chassis），因為其仍然保留了電池模組——Module，是把電池模組集成到了底盤，而不是把電芯直接集成到底盤。這種方案在CTC節省空間、提高集成度、減少配件等板塊打了折扣，但是在維修保養的便利性和成本上會低不少，且可以迅速推向市場。
比亞迪 CTB電池車身一體化技術相約520
2021年，比亞迪推出了全新純電動專屬平臺e3.0， 實現了“八合一”動力系統集成，將驅動電機、電機控制器、減速器、高壓配電箱、逆變器、車載充電器、整車控制器、電池管理系統等8大模塊整合，延續使用了超安全刀片電池，并進一步將刀片電池與整個車身融為一體，還將整車的驅動、制動、轉向等功能深度融合。
近期，比亞迪宣布海豹將于5月20日開啟預售，同時發布基于平臺3.0打造的CTB電池車身一體化技術。
展開 一文熟悉CTC電池底盤一體化技術
零跑將電池、底盤和下車身進行集成設計，簡化產品設計和生產工藝的前沿技術，通過重新設計電池承載托盤，使整個下車體底盤結構與電池托盤結構耦合，創新了安裝工藝。通過減少冗余的結構設計，能有效減少零部件數量，在提升空間利用率和系統比能的同時，讓車身與電池結構互補，使電池抗沖擊能力及車身扭轉剛度得到大幅提升。
首先是減少模組后產生更多的電池容量空間，相比傳統方案電池布置空間增加14.5%。
其次是輕量化，電池系統取消模塊層級節省下的結構件讓車身輕量化系數相比傳統方案提升20%，同級系數更好，經濟性、性能更均衡。
第三是讓車身扭轉剛度提升25%，抵御共振能力就越強，NVH性能越好，操控性、響應度和行駛性能越好，同時提升了被動安全。
第四是通過軟件控制，電池的主動安全也得以提升。據稱，采用了AI BMS的技術，可以實時監測，這樣基本上杜絕了因為電池或者電芯失效引發的安全問題。
此外，嚴格意義上講，零跑目前是技術是MTC（Module to Chassis），因為其仍然保留了電池模組——Module，是把電池模組集成到了底盤，而不是把電芯直接集成到底盤。這種方案在CTC節省空間、提高集成度、減少配件等板塊打了折扣，但是在維修保養的便利性和成本上會低不少，且可以迅速推向市場。
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7-嘮叨貼 流體網格入門篇-網格怎么劃之我見
仿真工程師的第一塊磚大多是網格，盡管很多軟件號稱可以無網格化，僅用結構就可以進行分析，但是有限元或者有限體積法還是要求有網格的，而且網格的數量和質量還會影響分析的結果，所以通常做一個不太確定結果的分析時需要做網格無關性分析。
最初接觸CAE的時候，有大半年的時間都在“畫網格”那會兒也天真的認為“畫網格”只有六面體規則的結構是最好的網格結構，with time going on…..“畫網格”變成了“劃網格”
了解到了網格劃分以外的世界，有限元遠不止畫網格那么簡單，而且網格劃分也只是處理一個模型中間很基本的一個環節，拿到模型后的識別，哪里是約束，哪里是載荷，哪里需要建立簡化結構，哪里必須要保留；對于流體結構來說，哪里需要分區，哪里需要切塊兒，哪里需要建立interface，哪里是入口，哪里是出口，這些模型信息的識別變成了第一步，有時候你拿到的是一個裝配體還要確定在CAE/CFD里面裝配體的連接關系。
以CFD為例，我拿到一個油氣分離結構，它有上蓋和下托盤2個結構組成，對于流體空間來說，我不需要了解它的膠粘或者熱熔焊接結構，我只要提取流動空間的空腔就可以了，通常上蓋和下托盤是2個件，這個時候我需要把他們連起來，如果直接連接有狹窄的縫隙，我就要考慮縫補，是錯位縫補還是刪面重建就要看看實際的結構是熱熔連接倆個光滑接觸還是就是有一個臺階面呢。
仿真工程師也需要了解結構了解設計了解試驗，如果把自己封閉在仿真這個環節里面，最后就會像設計工程師說的，你的仿真結果除了你自己相信，沒有人相信，仿真要與試驗對標，不光對標結果還需要對標邊界，設計和實物的一致性。
話說多了，能看到這里的都是不嫌棄我嘮叨的。。。。。。
展開 如何看待奔馳EQXX的電池設計方向？
然后在這里把整個托盤的橫梁給取消了，然后通過6個電池塊的側板和端板來提供結構約束，和整個托盤一起實現結構強度。
從邏輯來看，從比亞迪的刀片開始到寧德時代的麒麟電池，以后整個托盤的兼容性會很強，都是平底的，可以通往高壓鑄鋁方向走。
▲圖3. 奔馳的電池系統電芯配置
現在到了電動汽車時代，不管是冷卻還是加熱，都變成了一門顯學，整車的熱管理工程師需要通過從全車協調不同的模式來以最小的能量來實現整車系統的需求。在這里就要拋棄原有電池工程師對于一些需求，把電池托盤和冷卻板進行簡化。當然最重要的是，這里設置了一個主動的通風口，可以通過開關控制來調整電池殼體里面是否可以進風，這個設計特別好玩。
▲圖4. 奔馳的EQS到EQXX的熱管理迭代
根據伊頓的一位西交大的前輩所交流，EQXX的電氣系統很有可能通過迭代，改變之前有多個接觸器的方式，可能奔馳的工程師真的受不了400V兩個大模塊再并聯中需要對正負極都要處理，通過使用斷路器，可以完全簡化下面這個EQS的設計，一下子空間小了特別多。
▲圖5. EQS的高壓電氣設計確實太復雜了
在動力系統方面，奔馳也使用了很有特點的冷卻方式，當然我理解為風冷是一種模式，比起水冷的高效，這種模式更像是在SiC的耐熱的基礎上去做嘗試，而且非極限模式下，開個60-80公里每小時的速度，風冷確實也可以。
▲圖6. 奔馳的動力系統的冷卻
Part 2 奔馳的下一代電池
在ESG里面，透露了一些東西，主要是奔馳在研究的方向。寧德時代和比亞迪目前在亞洲范圍內所主導的磷酸鐵鋰推廣，會在2024年開始陸續在全球落地，所以之前的說法無鈷短期內實現的就是這個鐵鋰的運用。
▲圖7.
展開 Kiva機器人大拆解，領取Kiva機器人數模
在它到達目標貨架底部后，其使用一個精巧的滾珠絲杠升降梯結構，通過原地旋轉來升高自己，將貨架頂起約10厘米。
那么Kiva機器人如何做到如此可靠？
系統架構和機械結構
從外面看，Kiva機器人外殼的每一側都有紅外傳感陣列，以及氣動保險杠，用于檢測和緩沖碰撞。外殼上還有充電接口和一系列狀態指示燈。
每一臺Kiva機器人有三個獨立的自由度：兩個驅動輪，加上一個用于起重的旋轉電機。起重電機轉動時，兩個驅動輪反方向旋轉，結果是托盤相對于地面沒有旋轉，只在滾珠絲杠的作用下升高。相比于傳統的大負載直線驅動方案比如液壓、剪式升降臺，Kiva的這種利用輪子的結構顯然更加簡單可靠。
起重結構托盤的頂部是一些厚實的X形鋁鑄件，這些鑄件全部使用319號通用鋁。每個鋁鑄件上還有二次精密加工出來的參考面和螺紋孔。這種工藝在包括汽車發動機和液壓泵等設備中大量使用。
每一個紅外傳感器都配有獨立的濾波芯片，通過串口總線通訊。在圖中你可以看到升降模塊使用的電機和巨大齒輪。在機器人靠近底部的位置，安裝有四塊鉛蓄電池。
外殼
橘黃色的流線型塑料外殼采用ABS材料真空塑形。在其上有大量二次加工的結構。用于造Kiva的真空塑形機和數控銑想必都體積巨大。這個版本的Kiva外殼既復雜又造價高昂，新版本估計會采用全注塑結構。
碰撞傳感器
對于像Kiva這種大塊的流線型外殼而言，做傳統的一體化碰撞傳感器是非常困難的。Kiva的工程師們找到了一個非常聰明的低成本解決方案：用乙烯/橡膠管充氣，加上一個簡單的氣壓傳感器。一旦檢測到管內氣壓變化，機器人就立即停止所有運動。上圖右邊的黑盒子用于檢測壓力信號和所有紅外傳感器的信號，以簡化與主控制器的協議和接線。
展開 紅旗全新智能工廠，這些技術都是國內首創！
6.底盤模塊化自動合裝
該系統由輸送系統、定位托盤、機器人擰緊系統、視覺定位系統、電氣控制系統組成。
底盤模塊與車身采用整體自動合裝工藝，最大程度保證了車身、底盤的裝配質量。地面全部擰緊點，均采用機器人自動追蹤擰緊。兩個機器人工作站，不但可以滿足當前車型的工藝需求，對于后續電動車等不同平臺的擰緊工藝也能充分適應。視覺拍照定位引導系統的使用，進一步保證了擰緊質量。
整個定位托盤采用雙層結構，通過支點切換，在國內首次實現一個托盤兼容兩種不同平臺底盤，大幅降低設備投資與占地面積。
7.國內首創高精度輪胎裝配
新H平臺總裝車間的車輪裝配，采用全自動設備，由五軸電動擰緊機、物料輸送系統、視覺定位系統組成。
通過自動送釘機構，可實現兩種螺栓的自動輸送、上料;通過安裝在夾具上的氣動機構，可實現兩種車型不同直徑分度圓的切換，屬國內首創;通過視覺拍照定位裝置，能夠精確識別擰緊點位置狀態，引導機器人對準、擰緊，精度達0.05mm;擰緊結果即時上傳擰緊系統，實現信息可控、問題可溯。
輪胎裝配采用供貨廠家收取生產計劃、同步配送的順引方式，使輪胎從進廠到輸送、抓取、定位、擰緊，實現全自動化，節約了時間、空間成本。
展開 一汽新紅旗智能工廠曝光！十項智能技術詳細解讀！
06 底盤模塊化自動合裝
該系統由輸送系統、定位托盤、機器人擰緊系統、視覺定位系統、電氣控制系統組成。
底盤模塊與車身采用整體自動合裝工藝，最大程度保證了車身、底盤的裝配質量。地面全部擰緊點，均采用機器人自動追蹤擰緊。兩個機器人工作站，不但可以滿足當前車型的工藝需求，對于后續電動車等不同平臺的擰緊工藝也能充分適應。視覺拍照定位引導系統的使用，進一步保證了擰緊質量。
整個定位托盤采用雙層結構，通過支點切換，在國內首次實現一個托盤兼容兩種不同平臺底盤，大幅降低設備投資與占地面積。
07 國內首創|高精度輪胎裝配
新H平臺總裝車間的車輪裝配，采用全自動設備，由五軸電動擰緊機、物料輸送系統、視覺定位系統組成。
通過自動送釘機構，可實現兩種螺栓的自動輸送、上料；通過安裝在夾具上的氣動機構，可實現兩種車型不同直徑分度圓的切換，屬國內首創；通過視覺拍照定位裝置，能夠精確識別擰緊點位置狀態，引導機器人對準、擰緊，精度達0.05mm；擰緊結果即時上傳擰緊系統，實現信息可控、問題可溯。
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