CN114357548A

CN114357548A - 配电盒壳体设计的确定方法、装置和电子设备

Info

Publication number: CN114357548A
Application number: CN202111650304.9A
Authority: CN
Inventors: 朱彤; 张士臣; 赵俊峰; 于莉; 孙永刚; 吴清平; 曹斌
Original assignee: Neusoft Reach Automotive Technology Shenyang Co Ltd
Current assignee: Neusoft Reach Automotive Technology Shenyang Co Ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-04-15

Abstract

本发明提供了一种配电盒壳体设计的确定方法、装置和电子设备，涉及电源壳体设计的技术领域，包括：获取配电盒的产品需求；根据产品需求确定第一初始壳体设计；基于第一初始壳体设计，确定配电盒的第一壳体安全系数；根据第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，调整第一初始壳体设计，直至确定目标壳体设计，其中，目标壳体设计的目标壳体安全系数与系数阈值相匹配，降低工作人员的使用门槛，通过最优设计降低成本的同时提高生产效率。

Description

配电盒壳体设计的确定方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及电源壳体设计的技术领域，尤其是涉及一种配电盒壳体设计的确定方法、装置和电子设备。

背景技术

随着车辆技术的发展，当前对车辆电池的使用安全具有更高的要求。当前可通过对电池的电源系统配电盒(Battery Disconnect Unit，BDU)壳体强度进行设计，以保证电池的使用可靠性。

但经发明人研究发现，现今仅凭工作人员经验选取一种符合安全要求的壳体参考型设计，在该设计仿真结果也符合安全要求的情况下，即可确定电池生产的壳体设计。此种方式对工作人员的经验要求较高，且同时容易产生过设计的情况，导致成本较高以及生产效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种配电盒壳体设计的确定方法、装置和电子设备，降低工作人员的使用门槛，通过最优设计降低成本的同时提高生产效率。

第一方面，实施例提供一种配电盒壳体设计的确定方法，所述方法包括：

获取配电盒的产品需求；

根据所述产品需求确定第一初始壳体设计；

基于所述第一初始壳体设计，确定所述配电盒的第一壳体安全系数；

根据所述第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，调整所述第一初始壳体设计，直至确定目标壳体设计，其中，所述目标壳体设计的目标壳体安全系数与所述系数阈值相匹配。

在可选的实施方式中，所述初始壳体设计包括第一安装点、初始重量和初始尺寸，根据所述第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，调整所述第一初始壳体设计，直至确定目标壳体设计的步骤，包括：

根据所述第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，将所述第一安装点调整为第二安装点，得到第二壳体设计；

基于所述第二壳体设计，确定所述配电盒的第二壳体安全系数；

将所述第二壳体安全系数与所述系数阈值进行比对，判断所述第二壳体安全系数与所述系数阈值是否相匹配；

若是，则获取壳体安全系数与所述系数阈值相匹配的目标壳体设计；

若否，则重复执行上述步骤，直至获取壳体安全系数与所述系数阈值相匹配的目标壳体设计。

在可选的实施方式中，基于所述第一初始壳体设计，确定所述配电盒的第一壳体安全系数的步骤，包括：

获取所述第一初始壳体设计对应的截面形状和质心；

基于所述截面形状对应的惯性矩公式，计算所述第一初始壳体设计的截面惯性矩；

根据所述质心和所述截面惯性矩，确定壳体内载荷的分布；

根据所述壳体内载荷的分布，确定所述第一初始壳体设计对应的壳体挠度值；

基于所述壳体挠度值与所述第一初始壳体设计对应的许用应变，确定所述配电盒的第一壳体安全系数。

在可选的实施方式中，根据所述壳体内载荷的分布，确定所述第一初始壳体设计对应的壳体挠度值的步骤，包括：

根据所述壳体内载荷的分布，确定所述第一初始壳体设计对应的挠度计算公式；

基于所述第一初始壳体设计的材质特性、预设最大冲击载荷和所述挠度计算公式，确定所述第一初始壳体设计的壳体扰度值，其中，所述预设最大冲击载荷根据配电盒类型对应的安全标准预先设置的。

在可选的实施方式中，基于所述壳体挠度值与所述第一初始壳体设计对应的许用应变，确定所述配电盒的第一壳体安全系数的步骤，包括：

将所述壳体挠度值与所述第一初始壳体设计对应的许用应变进行比对，得到壳体挠度比；根据所述壳体挠度比确定对应的所述配电盒的第一壳体安全系数。

在可选的实施方式中，获取所述第一初始壳体设计对应的截面形状和质心的步骤，包括：

按照所述第一初始壳体设计建立相应的虚拟壳体模型，并识别所述虚拟壳体模型的截面形状和质心；

或者，

响应于用户针对所述第一初始壳体设计输入的操作指令，确定所述第一初始壳体设计对应的截面形状和质心。

在可选的实施方式中，所述第一安装点包括用于固定壳体的连接件的安装数量和安装位置。

第二方面，实施例提供一种配电盒壳体设计的确定装置，所述装置包括：

获取模块，获取配电盒的产品需求；

第一确定模块，根据所述产品需求确定第一初始壳体设计；

第二确定模块，基于所述第一初始壳体设计，确定所述配电盒的第一壳体安全系数；

第三确定模块，根据所述第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，调整所述第一初始壳体设计，直至确定目标壳体设计，其中，所述目标壳体设计的目标壳体安全系数与所述系数阈值相匹配。

第三方面，实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述前述实施方式任一项所述的方法的步骤。

第四方面，实施例提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现前述实施方式任一项所述的方法的步骤。

本发明实施例提供的一种配电盒壳体设计的确定方法、装置和电子设备，确定满足产品需求的初始壳体设计，将该初始壳体设计对应的第一壳体安全系数与系数阈值比对，根据比对结果调整该初始壳体设计，进而得到一种壳体安全系数与系数阈值相匹配的目标壳体设计，在保证壳体使用安全的同时，还能避免过设计造成的成本和效率浪费的情况。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、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现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有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一种配电盒壳体设计的确定方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种配电盒壳体的质心示意图；

图3为本发明实施例提供的一种配电盒壳体的截面形状示意图之一；

图4为本发明实施例提供的一种配电盒壳体的截面形状示意图之二；

图5为本发明实施例提供的一种配电盒壳体的截面形状示意图之三；

图6为本发明实施例提供的一种配电盒壳体的截面形状示意图之四；

图7为本发明实施例提供的一种配电盒壳体的截面形状示意图之五；

图8为本发明实施例提供的一种配电盒壳体的截面形状示意图之六；

图9为本发明实施例提供的一种配电盒壳体的挠度公式与载荷分布对应关系图；

图10为本发明实施例提供的一种配电盒壳体设计的确定装置的功能模块图；

图11为本发明实施例提供的一种电子设备的硬件架构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

目前的BDU壳体主要依据工作人员的经验来设计，只要能够满足符合安全要求的下限即可。例如，工作人员根据其自身经验可知，当前的产品壳体采用四个安装点进行设计，然后对四个安装点的壳体进行仿真，该仿真结果能够满足安全要求，进而该产品壳体即按照四个安装点进行生产。

但经发明人研究发现，壳体设计的上限仅依据工作人员的经验无法准确获得。对于上例来说，也许采用三个安装点的产品壳体也能够满足安全要求，而上述方案的四个安装点的设计增加了生产成本，并降低了生产效率。此外，上述方案要求进行设计工作的工作人员需要具备一定的设计经验，而对于经验基础相对薄弱的工作人员来说，无法担任此类工作。

基于此，本发明实施例提供的一种，能够获得最优的设计方案，在保证安全要求满足的基础上，不会造成额外的成本增加，同时降低工作人员的应用门槛。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种配电盒壳体设计的确定方法进行详细介绍，该方法可应用于如上位机、服务器等智能控制设备。

图1为本发明实施例提供的一种配电盒壳体设计的确定方法流程图。

如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S102，获取配电盒的产品需求。

其中，产品需求可包括配电盒壳体的壳体类型、应用需求等等，即根据该产品需求可以知晓，用户期望生产出符合何种应用场景需求的壳体。

步骤S104，根据所述产品需求确定第一初始壳体设计。

示例性地，可针对每种产品需求预先设置出对应的概念版壳体设计，该设计可包括该壳体的安装点、质量和尺寸等信息，基于该初始壳体设计，厂家即可生产出对应的产品。例如，该第一初始壳体设计可为：该壳体四个安装点，重量为3.855kg，尺寸为354.3mm×150mm×85.6mm。

步骤S106，基于所述第一初始壳体设计，确定所述配电盒的第一壳体安全系数。

需要说明的是，根据该第一初始壳体设计能够知晓若采用此种设计得到的配电盒壳体能够呈现的安全系数情况。

步骤S108，根据所述第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，调整所述第一初始壳体设计，直至确定目标壳体设计。

其中，目标壳体设计的目标壳体安全系数与所述系数阈值相匹配。可以理解的是，第一初始壳体设计为初始状态的预估设计，其可能与预设的系数阈值存在误差。基于第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，进行调整，直至确定与系数阈值相匹配的目标壳体设计。

在实际应用的优选实施例中，确定满足产品需求的初始壳体设计，将该初始壳体设计对应的第一壳体安全系数与系数阈值比对，根据比对结果调整该初始壳体设计，进而得到一种壳体安全系数与系数阈值相匹配的目标壳体设计，在保证壳体使用安全的同时，还能避免过设计造成的成本和效率浪费的情况。

此外，通过预先配置的各种产品需求的初始壳体设计，用户根据当前产品需求即可确定对应的初始壳体设计，对使用者的经验知识要求较低，更加适合广泛使用。

作为一种可选的实施例，为了进一步保证目标壳体应用的安全可靠性，在前述步骤的基础上，还包括：对该目标壳体设计进行仿真验证；若验证通过，则可选用该目标壳体进行应用；若验证未通过，则可重新执行前述实施例的步骤S102-步骤S108。

需要说明的是，壳体设计中的安装点包括用于固定壳体的连接件的安装数量和安装位置，即用于固定壳体所采用的连接件的数量以及每个所述连接件安装在所述壳体的位置。

在一些实施例中，可对初始壳体设计进行以下调整，以获取目标壳体设计，示例性地，步骤S108可包括：

步骤1.1)，根据所述第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，将所述第一安装点调整为第二安装点，得到第二壳体设计。

示例性地，若第一壳体安全系数比系数阈值大，则可减少安装点的数目或调节安装点的位置；若第一壳体安全系数比系数阈值小，则可增加安装点的数目或调节安装点的位置。

步骤1.2)，基于所述第二壳体设计，确定所述配电盒的第二壳体安全系数。

这里，可根据前述步骤S106中说明的第一壳体安全系数确定方法，实现第二壳体安全系数的确定，在此不再赘述。

步骤1.3)，将所述第二壳体安全系数与所述系数阈值进行比对，判断所述第二壳体安全系数与所述系数阈值是否相匹配。

其中，将调整过的第二壳体安全系数再与系数阈值进行比对，并识别两者的比对情况。

步骤1.4)，若是，则获取壳体安全系数与所述系数阈值相匹配的目标壳体设计。

其中，若相匹配，则将该第二壳体安全系数对应的第二壳体设计作为目标壳体设计。

步骤1.5)，若否，则重复执行上述步骤1.1)-1.3)，直至获取壳体安全系数与所述系数阈值相匹配的目标壳体设计。

可以理解的是，持续对不相匹配的壳体设计进行调整，可依次得到第三壳体设计、第四壳体设计、第五壳体设计等等，直至获得目标壳体设计。

在一些实施例中，上述步骤S106，还可通过以下步骤实现，具体包括：

步骤2.1)，获取所述第一初始壳体设计对应的截面形状和质心。

可以理解的是，每种壳体设计对应有其的截面形状和质心位置。一种壳体设计如图2所示，其中间所示的虚线圆状图案即为质心。

示例性地，可按照所述第一初始壳体设计建立相应的虚拟壳体模型，并识别所述虚拟壳体模型的截面形状和质心；即根据识别模块对初始壳体设计搭建的虚拟模型的结构进行识别，进而得到其截面形状和质心。

作为一种可选的实施例，还可响应于用户针对所述第一初始壳体设计输入的操作指令，确定所述第一初始壳体设计对应的截面形状和质心。可通过前端界面交互，知晓用户的操作，根据用户操作来确定截面形状和质心。该操作指令可包括输入信息、触控目标位置等等。例如，可根据用户输入的“截面为圆形”等信息来知晓截面形状，又如，可根据用户在交互界面上触控目标位置，以知晓质心位置，等等。

步骤2.2)，基于所述截面形状对应的惯性矩公式，计算所述第一初始壳体设计的截面惯性矩。

其中，如图3-图8中所示的不同截面形状，不同的截面形状对应不同的惯性矩计算公式，可根据前述步骤2.1)确定的截面形状找到目标公式，并计算得到该设计的截面惯性矩Ix。

需要说明的是，截面形状与惯性矩计算公式的对应关系，可通过查找机械设计手册，预先进行存储设置。

示例性地，图3中所示的第一截面图对应第一惯性矩公式：

其中，I_x为截面对x轴的惯性矩(cm⁴)，d为截面直径(cm)。

图4中所示的第二截面图对应第二惯性矩公式：

其中，I_x为截面对x轴的惯性矩(cm⁴)，D为截面大径(cm)，d为截面小径(cm)。

图5中所示的第三截面图对应第三惯性矩公式：

其中，I_x为截面对x轴的惯性矩(cm⁴)，a为截面长(cm)，b为截面宽(cm)。

图6中所示的第四截面图对应第四惯性矩公式：

其中，I_x为截面惯性矩(cm⁴)，a为如图6所示的长度(cm)，b为如图6所示的长度(cm)，e₁为中心S到相应边的距离(cm)，e₂为中心S到相应边的距离(cm)，h如图6所示的长度(cm)。

图7中所示的第五截面图对应第五惯性矩公式：

其中，I_x为截面对x轴的惯性矩(cm⁴)，B为如图7所示的长度(cm)，b为如图7所示的长度(cm)，H为如图7所示的长度(cm)，h如图7所示的长度(cm)。

图8中所示的第六截面图对应第六惯性矩公式：

其中，I_x为截面对x轴的惯性矩(cm⁴)，B为如图8所示的长度(cm)，b为如图8所示的长度(cm)，H为如图8所示的长度(cm)，h如图8所示的长度(cm)。步骤2.3)，根据所述质心和所述截面惯性矩，确定壳体内载荷的分布。

可以理解的是，若知晓质心和截面惯性矩，则即可知晓壳体内载荷的分布情况，具体包括均布载荷，集中载荷，两个等距、等集中载荷，三个等距、等集中载荷等等。

步骤2.4)，根据所述壳体内载荷的分布，确定所述第一初始壳体设计对应的壳体挠度值。

示例性地，该壳体挠度值的确定，可通过以下步骤实现：如图9所示，根据所述壳体内载荷的分布，确定所述第一初始壳体设计对应的挠度计算公式；基于所述第一初始壳体设计的材质特性、预设最大冲击载荷和所述挠度计算公式，确定所述第一初始壳体设计的壳体扰度值，其中，所述预设最大冲击载荷根据配电盒类型对应的安全标准预先设置的。例如，该预设最大冲击载荷可为50G。

步骤2.5)，基于所述壳体挠度值与所述第一初始壳体设计对应的许用应变，确定所述配电盒的第一壳体安全系数。

在实际应用过程中，可将所述壳体挠度值与所述第一初始壳体设计对应的许用应变进行比对，得到壳体挠度比；再根据所述壳体挠度比确定对应的所述配电盒的第一壳体安全系数。例如，该壳体挠度值为5，而第一初始壳体设计对应的材质为纯刚性体的挠度值为10，则壳体挠度比为两者的比值0.2。该壳体挠度比0.2对应有一个壳体安全系数值，即为第一壳体安全系数。一般来说，第一壳体安全系数对应有一个壳体挠度比范围，该数组范围内的挠度比均对应于一个壳体安全系数，如挠度比0.1-0.3，对应壳体安全系数A。其中，挠度值越大，安全系数越低；许用应变壳体材质固有特性，变形量超过许用应变零件会断裂。

本发明实施例可通过产品需求确定的初始壳体设计，较为迅速地估算出在不同数量安装点、不同安装点位置以及不同内部载荷分布情况下的安全系数，以相对较为准确的估算，得到最适化设计方案(目标壳体设计)，为行业提供成本降低、提高生产效率且精度相对较高的理论估算方法。

在一些实施例中，如图10所示，本发明实施例还提供一种配电盒壳体设计的确定装置200，所述装置包括：

获取模块201，获取配电盒的产品需求；

第一确定模块202，根据所述产品需求确定第一初始壳体设计；

第二确定模块203，基于所述第一初始壳体设计，确定所述配电盒的第一壳体安全系数；

第三确定模块204，根据所述第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，调整所述第一初始壳体设计，直至确定目标壳体设计，其中，所述目标壳体设计的目标壳体安全系数与所述系数阈值相匹配。

图11为本发明实施例提供的电子设备300的硬件架构示意图。参见图11所示，该电子设备300包括：机器可读存储介质301和处理器302，还可以包括非易失性存储介质303、通信接口304和总线305；其中，机器可读存储介质301、处理器302、非易失性存储介质303和通信接口304通过总线305完成相互间的通信。处理器302通过读取并执行机器可读存储介质301中的机器可执行指令，可执行上文实施例描述方法。

本文中提到的机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：RAM(Radom Access Memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。

非易失性介质可以是非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的非易失性存储介质，或者它们的组合。

可以理解的是，本实施例中的各功能模块的具体操作方法可参照上述方法实施例中相应步骤的详细描述，在此不再重复赘述。

本发明实施例所提供计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序代码被执行时可实现上述任一实施例所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，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。

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。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种配电盒壳体设计的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取配电盒的产品需求；

根据所述产品需求确定第一初始壳体设计；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始壳体设计包括第一安装点、初始重量和初始尺寸，根据所述第一壳体安全系数与系数阈值的比对结果，调整所述第一初始壳体设计，直至确定目标壳体设计的步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第一初始壳体设计，确定所述配电盒的第一壳体安全系数的步骤，包括：

获取所述第一初始壳体设计对应的截面形状和质心；

根据所述质心和所述截面惯性矩，确定壳体内载荷的分布；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述壳体内载荷的分布，确定所述第一初始壳体设计对应的壳体挠度值的步骤，包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述壳体挠度值与所述第一初始壳体设计对应的许用应变，确定所述配电盒的第一壳体安全系数的步骤，包括：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述第一初始壳体设计对应的截面形状和质心的步骤，包括：

或者，

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一安装点包括用于固定壳体的连接件的安装数量和安装位置。

8.一种配电盒壳体设计的确定装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，获取配电盒的产品需求；

第一确定模块，根据所述产品需求确定第一初始壳体设计；

9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。