CN112659875A - 一种提升整车平顺性的电池悬置和设计方法 - Google Patents

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宋廷伦
李涛
裴敬松
赛影辉
储亚峰
王志超
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Chery Automobile Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种提升整车平顺性的电池悬置，可以大大降低车身和乘员所在质量部分的振动，提高整车平顺性。该电池悬置为设置在动力电池包与车身之间的弹性元件，通过匹配动力电池包的重量和所述弹性元件的垂直刚度，使得动力电池包和弹性元件形成一个动态隔振器，所述动态隔振器将簧下质量产生的二阶振动和动力电池包的振动平衡。

Description

一种提升整车平顺性的电池悬置和设计方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车动力电池集成设计技术领域，具体涉及一种提升整车平顺性的电池悬置和设计方法。
背景技术
汽车平顺性是用户关注的汽车性能，从汽车平顺性的角度，汽车分为簧上质量部分和簧下质量部分，簧上质量主要由车身和乘员等悬架的弹簧以上的部分质量总和，簧下质量主要是轮胎轮辋等悬架弹簧以下的部分的质量总和。汽车在不平的路面上行驶，路面起伏会通过轮胎的弹性、簧下质量、悬架的弹簧的弹性和阻尼，传递到簧上质量，这个是人体不舒适程度的来源。其中主要是簧下质量振动对平顺性的影响，被称为二阶振动，这个在传统设计中主要是通过尽量降低簧下质量来实现，但是由于用户希望采用大轮胎，大轮辋，或者采用轮毂电机，这就和降低簧下质量产生了矛盾。
发明内容
本发明的首要目的是提出一种提升整车平顺性的电池悬置，可以大大降低车身和乘员所在质量部分的振动，提高整车平顺性。
根据本发明提供的提升整车平顺性的电池悬置，为设置在动力电池包与车身之间的弹性元件，通过匹配动力电池包的重量和所述弹性元件的垂直刚度，使得动力电池包和弹性元件形成一个动态隔振器，所述动态隔振器将簧下质量产生的二阶振动和动力电池包的振动平衡。
本发明利用新能源车型的动力电池包重量重的特点，将新能源汽车的动力电池包用弹性元件和车身相连，并设计弹性元件的刚度，使得新能源电池重量和刚度相匹配，形成一个动态隔振器，将簧下质量产生的二阶振动和电池包的振动平衡，可以达到在路面随机激励的情况下降低二阶振动的效果，大大降低了车身和乘员所在质量部分的振动，提升了平顺性，从而解决了用户对大轮胎和轮辋以及轮毂电机的需求与平顺性之间的矛盾。
进一步的，所述固有频率的计算公式为
Figure BDA0002863583150000011
当计算所述动力电池包的固有频率时，所述弹簧刚度为所述弹性元件的垂直刚度，所述质量为动力电池包质量；当计算所述簧下质量的固有频率时，所述弹簧刚度为轮胎刚度，所述质量为簧下质量。
进一步的，所述弹性元件为橡胶悬置或液压悬置。
进一步的，所述弹性元件的垂直刚度为所述橡胶悬置的衬套刚度或所述液压悬置的衬套刚度。
本发明还提供一种提升整车平顺性的设计方法，该方法为：通过在动力电池包和车身之间增加弹性电池悬置，且使动力电池的固有频率大于簧下质量的固有频率的10-30％。
进一步的，所述固有频率的计算公式为
Figure BDA0002863583150000021
当计算所述动力电池包的固有频率时，所述弹簧刚度为所述弹性元件的垂直刚度，所述质量为动力电池包质量；当计算所述簧下质量的固有频率时，所述弹簧刚度为轮胎刚度，所述质量为簧下质量。
附图说明
图1为本发明的电池悬置的安装结构示意图。
图2为采用本发明的电池悬置前后的分析效果对比图。
其中图示：1、动力电池包；2、弹性元件；3、悬架弹簧；4、轮胎；5、路面。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的提升整车平顺性的电池悬置，为设置在动力电池包1与车身之间的弹性元件2，通过匹配动力电池包1的重量和弹性元件2的垂直刚度，使得动力电池包1和弹性元件2形成一个动态隔振器，动态隔振器将簧下质量产生的二阶振动和动力电池包1的振动平衡。实际上，图1的虚线框内即为传统设计的簧上质量，即车身位于悬架弹簧3之上的质量总和，图1中还包括轮胎4，路面5的起伏通过轮胎4的弹性和阻尼向上传递。
本发明利用新能源车型的动力电池包重量重的特点，将新能源汽车的动力电池包用弹性元件和车身相连，并设计弹性元件的刚度，使得新能源电池重量和刚度相匹配，形成一个动态隔振器，将簧下质量产生的二阶振动和电池包的振动平衡，可以达到在路面随机激励的情况下降低二阶振动的效果，大大降低了车身和乘员所在质量部分的振动，提升了平顺性，从而解决了用户对大轮胎和轮辋以及轮毂电机的需求与平顺性之间的矛盾。
作为优选的实施方式，固有频率的计算公式为
Figure BDA0002863583150000031
当计算动力电池包1的固有频率时，该公式的弹簧刚度为弹性元件2的垂直刚度，该公式的质量为动力电池包1的质量；当计算簧下质量的固有频率时，该公式的弹簧刚度为轮胎4的刚度，该公式的质量为簧下质量。
优选的，弹性元件2为橡胶悬置或液压悬置。
优选的，弹性元件2的垂直刚度为橡胶悬置的衬套刚度或液压悬置的衬套刚度。
本发明用于解决用户对大轮胎和轮辋以及轮毂电机的需求与平顺性之间的矛盾，因此，如图2所示，本实施例以轮胎刚度为880N/mm＝880000N/m,簧下质量为400kg为例举例说明本发明的提升整车平顺性的设计方法：
固有频率计算公式为：
Figure BDA0002863583150000032
由轮胎刚度和簧下质量确定的固有频率为:
Figure BDA0002863583150000033
当电池重量为200kg,电池悬置刚度为680N/mm＝680000N/m时，对应的固有频率为9.3Hz,比轮胎和簧下质量确定的固有频率大25％；
当电池重量为400kg,电池悬置刚度为1160N/mm＝1160000N/m时，对应的固有频率为8.6Hz,比轮胎和簧下质量确定的固有频率大16％；
从图2的路面激励的分析结果看，当动力电池包1采用弹性元件2作为弹性悬置后，且动力电池固有频率大于簧下质量固有频率10-30％左右的时候，簧上质量振动在相同路面激励的情况下会大大降低，大大提升了汽车的平顺性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体设计并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提升整车平顺性的电池悬置，其特征在于所述电池悬置为设置在动力电池包与车身之间的弹性元件，通过匹配动力电池包的重量和所述弹性元件的垂直刚度，使得动力电池包和弹性元件形成一个动态隔振器，所述动态隔振器将簧下质量产生的二阶振动和动力电池包的振动平衡。
2.根据权利要求1所述的提升整车平顺性的电池悬置，其特征在于所述动力电池包的固有频率大于簧下质量的固有频率的10-30％。
3.根据权利要求1所述的提升整车平顺性的电池悬置，其特征在于所述固有频率的计算公式为
Figure FDA0002863583140000011
当计算所述动力电池包的固有频率时，所述弹簧刚度为所述弹性元件的垂直刚度，所述质量为动力电池包质量；当计算所述簧下质量的固有频率时，所述弹簧刚度为轮胎刚度，所述质量为簧下质量。
4.根据权利要求3所述的提升整车平顺性的电池悬置，其特征在于所述弹性元件为橡胶悬置或液压悬置。
5.根据权利要求4所述的提升整车平顺性的电池悬置，其特征在于所述弹性元件的垂直刚度为所述橡胶悬置的衬套刚度或所述液压悬置的衬套刚度。
6.一种提升整车平顺性的设计方法，其特征在于通过在动力电池包和车身之间增加弹性电池悬置，且使动力电池的固有频率大于簧下质量的固有频率的10-30％。
7.根据权利要求1所述的提升整车平顺性的设计方法，其特征在于所述固有频率的计算公式为
Figure FDA0002863583140000012
当计算所述动力电池包的固有频率时，所述弹簧刚度为所述弹性元件的垂直刚度，所述质量为动力电池包质量；当计算所述簧下质量的固有频率时，所述弹簧刚度为轮胎刚度，所述质量为簧下质量。
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