[go: up one dir, main page]

CN116111256A - 一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法 - Google Patents

一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116111256A
CN116111256A CN202310109462.6A CN202310109462A CN116111256A CN 116111256 A CN116111256 A CN 116111256A CN 202310109462 A CN202310109462 A CN 202310109462A CN 116111256 A CN116111256 A CN 116111256A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery pack
water surface
battery
design
length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310109462.6A
Other languages
English (en)
Inventor
黄仁芳
王一伟
陈永刚
支玉昌
岳杰顺
孙振旭
黄晨光
杜特专
王静竹
黄荐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Mechanics of CAS
Original Assignee
Institute of Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Mechanics of CAS filed Critical Institute of Mechanics of CAS
Priority to CN202310109462.6A priority Critical patent/CN116111256A/zh
Publication of CN116111256A publication Critical patent/CN116111256A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H01M50/273—Lids or covers for the racks or secondary casings characterised by the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法，包括电池包壳体和盖子，所述电池包壳体为具有上侧翻边的直平行六面体，所述上侧翻边用于固定安装所述电池包壳体，所述盖子覆盖在所述电池包壳体的上表面，盖子与电池包壳体的上侧翻边的尺寸一致，也即盖子的长度等于电池包壳体长度与翻边长度之和、盖子的宽度等于电池包壳体宽度与翻边宽度之和，以使得电池包壳体的内部形成密闭空间。本发明还提供了采用该电池包结构的高速水面航行器及设计方法，综合考虑了高速载人水面航行器对电池包容量、变形量、抗压程度、疲劳分析的破坏程度等安全性要求，根据高速水面航行器的尺寸参数及性能要求提供适配的电池包结构及放置位置。

Description

一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法
技术领域
本发明涉及高速水面航行器技术领域，具体涉及一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法。
背景技术
传统载人的水面航行器，目前航速大多10knot左右，以水上娱乐为主，从快速性和续航能力方面都无法满足特种部队作战的任务需求(例如反潜、反水雷、支持特种部队作战等)，而高速水面航行器与传统载人的水面航行器不一样的是，为了进一步增加隐蔽性，使用人员期望可以趴在高速水面航行器上，而不是像传统的水面航行器采用站立或蹲坐方式。但是，趴在高速水面航行器上必然要增加水面航行器甲板的承重面积，会影响高速水面航行器的续航能力。
现有的水面航行器，为了增大载人水面航行器的续航能力，通常是扩大电池包的容量，以放置更大容量的电池，从而提高航行器的续航能力。但是电池直接放置并固定在电池包内，放置电池包的舱体的底部需要承担电池包及电池的总重量，在高速航行过程中，由于风浪及运动惯性等因素，舱体和电池包容易发生碰撞及摩擦，而外力损坏。
此外，通过增大电池包容量、采用大容量电池芯以提高续航能力，会导致水面航行器在装配大容量电池包后，改变航行器整体的重心，使得航行器的重心与电池包重心不匹配，导致高速水面航行器在航行过程中容易发生海豚运动等不稳定的航行姿态。
为了提高电池包的结构强度，应用于水面航行器的电池包结构可以采用厚度大的结构，但是厚度增加会导致电池包重量增大，进而影响水面航行器的速度即快速性，同时采用大容量的电池包，也会影响水面航行器的快速性。
所以，现有技术中的高速水面航行器很难同时满足高速水面航行器的快速性、续航能力以及结构强度的三重适配性要求。如果想要同时满足上述三重适配性要求，则需要反复设计电池包的结构。传统设计方法是通过反复的计算或实验来确定电池包的结构尺寸，即针对每一种电池包结构尺寸的组合方式进行设计、计算并评估其性能，所需周期长，从而投入的人力、物力相对也多。
发明内容
本发明公开了一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法，根据高速水面航行器的尺寸参数提供适配的电池包结构，以解决现有技术中电池包结构未同时兼顾高速水面航行器的续航能力、快速性和结构强度需求的问题。
在本发明的第一个方面，提供了一种电池包结构，包括电池包壳体和盖子，所述电池包壳体为具有上侧翻边的直平行六面体，所述上侧翻边用于固定安装所述电池包壳体，所述盖子覆盖在所述电池包壳体的上表面，盖子与电池包壳体的上侧翻边的尺寸一致，也即盖子的长度等于电池包壳体长度与翻边长度之和、盖子的宽度等于电池包壳体宽度与翻边宽度之和，以使得电池包壳体的内部形成密闭空间。
进一步地，所述电池包壳体和所述盖子为碳纤维复合材料，电池包结构的重量不超过1.5千克；
进一步地，所述电池包壳体和所述盖子选择的碳纤维复合材料为：T300/3k和T300/12k斜纹织物，T300单层3k厚度为0.20毫米，T300单层12k厚度为0.40毫米，含有一层T300/3k碳纤维织物和两层T300/12k碳纤维织物。
进一步地，电池包壳体的长度L2不大于400毫米，宽度B2不大于350毫米，高度H2不大于125毫米，电池包壳体的厚度d为1.0～2.5毫米。
进一步地，所述电池包壳体内部设有预埋件接口，以适配于高速水面航行器的装配；所述电池包壳体内部还设有立柱，以支撑固定电池支架和电池芯。
在本发明的第二个方面，本发明还提供了一种具有电池包结构的高速水面航行器，高速水面航行器包括板体、安装在所述板体底部的前水翼和后水翼，以及安装在所述后水翼后端的推进器，在所述板体的水平段设有舱体；
在所述舱体内固定安装有电池包结构，用于安装固定电池芯，所述电池芯与所述推进器连接驱动所述高速水面航行器在水面运动，所述电池包结构的中心距离板体尾端的距离为0.35-0.5L，L为所述板体的长度，使得安装电池后的所述电池包结构整体的质心与所述高速水面航行器的质心重合。
进一步地，所述电池包壳体的长度L2的取值范围为0.1-0.3L，电池包壳体的宽度B2的取值范围为0.6-0.8B，电池包壳体的高度H2的取值范围为0.9-0.98H，电池包壳体的厚度d的取值范围为1.0-2.5mm，其中，所述板体的长度为L、宽度为B、高度为H。
进一步地，所述舱体的边缘低于水平面形成阶梯，所述电池包壳体的上侧翻边固定安装在所述舱体的阶梯上，固定后的所述电池包壳体的上表面和所述高速水面航行器的水平面齐平。
进一步地，根据电池包壳体的宽度调整电池包壳体的上侧翻边承担的重量，结合所述电池包结构的重量确定所述上侧翻边的长度为B3＝0.015～0.025B2。
在本发明的第三个方面，提供一种上述电池包结构设计方法，所述设计方法包括如下步骤：
S1、根据已知参数高速水面航行器的长度为L、宽度为B和高度为H，从设计变量电池包壳体中心距离高速水面航行器尾端的距离L3、电池包壳体的长度L2、宽度B2、高度H2和厚度d的取值范围中，采用试验设计方法建立初始样本集；
S2、对试验设计方法建立的初始样本集，采用数值模拟方法评估每个样本点的设计变量
Figure BDA0004076215530000041
对应的性能
Figure BDA0004076215530000042
其中i表示第i个样本，y1表示电池包的容量，m表示电池包的重量，δ表示电池包壳体底部和侧边的最大变形量，p表示电池包的抗压强度，γ表示疲劳分析后电池包的破坏程度；
S3、将样本点的设计变量作为输入X＝[X1,X2,…,Xn]，其对应的性能作为输出Y＝[Y1,Y2,…,Yn]，建立从输入到输出的映射关系，进而建立基于交叉验证的替代模型f:X→Y；
S4、采用多目标优化算法在设计空间内根据设计变量的约束条件，进行全局寻优，获得帕累托前沿；
S5、从帕累托前沿选取m个帕累托前沿解进行数值模拟性能评估，判断得到的预测性能是否达到设计要求；
如果没有达到设计要求，则将选取的m个帕累托前沿解添加到样本集中，增加初始样本集的数量，重新依次执行S3、S4、进行S5的判断；如果满足设计要求，则跳转到S6；
S6、输出电池包结构的设计变量参数，制造样机，进行湖上试验。
进一步地，步骤S3中基于交叉验证的替代模型的建立过程为：
a)将初始样本集十等分为N1-N10，其中90％为训练集，而剩余的10％划分为测试集；
b)用N2～N10的样本训练替代模型，用N1的样本集作为测试集，直到当前的替代模型f1(N1)满足精度要求；
c)用N1、N3～N10的样本作为训练集，用N2的样本集作为测试集，直到当前的替代模型f2(N2)满足精度要求；
d)如此依次将N3、N4……N10作为测试集，余下的9个样本集作为训练集，分别建立所对应的替代模型f3(N3)、f4(N4)……、f10(N10)，计算得到10个测试集对应的误差E1～E10；
e)比较10个误差E1～E10，找出最小的误差min.(Ei)，i＝1～10，最小误差所对应的替代模型为最优的替代模型。
进一步地，所述误差的计算函数为
Figure BDA0004076215530000051
式中，Ei表示第i个测试集的误差，count(Ni)表示第i个测试集的样本个数，j表示第i个测试集中的第j个样本，errorj表示第j个测试样本的误差，
Figure BDA0004076215530000052
表示第j个测试样本的真实值，
Figure BDA0004076215530000053
表示第j个测试样本的预测值。
进一步地，步骤S4中的多目标优化算法，包括基于梯度的快速Pareto探索算法、基于遗传和梯度算法的全局Pareto探索算法、第二代非劣排序遗传算法NSGA-II、多目标粒子群算法及其变种。
本发明和现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明提供的电池包结构，适用于高速水面航行器，选用具有上侧翻边的直平行六面体，通过上侧翻边固定安装电池包壳体，可以分担电池包的重量，从而减轻舱体底部的承重，减少舱体和电池包的碰撞发生，从而提高电池包结构的安全强度。而且上侧翻边的设置便于密封从而使得电池包壳体和盖子之间易于形成密闭空间，进一步提高电池包的安全强度。
(2)本发明提供了一种采用了电池包结构的高速水面航行器，通过约束电池包结构的中心位置，即电池包结构的放置位置，使得电池包结构内安装电池芯后整体的质心与高速水面航行器的重心重合，以提高水面航行器高速航行中的稳定性，尤其适用于大容量的电池包结构，适配于载人的高速水面航行器。因为载人的高速水面航行器需要大容量的电池芯，而整体大容量的电池包结构占航行器整体重量的比重更大，更容易影响航行器的重心稳定性，所以本发明中通过约束电池包结构的中心位置，从而约束其放置位置，以提高高速航行中的稳定性。
(3)本发明还提供了电池包结构的设计方法，通过设置电池包结构的尺寸参数及布置位置等多个设计变量，同时考虑了电池包壳体的容量、重量、厚度、重心相互之间的影响，根据高速水面航行器的尺寸，经过多目标优化设计，能够综合性考虑给出电池包结构的最优尺寸，设计的电池包结构能够同时兼顾高速水面航行器的续航能力、快速性、结构强度和稳定性的需求。
(4)相较于传统的设计方法需要针对每一种设计变量的组合方式(即一个样本点)进行数值模拟方法并评估其性能，耗费的时间较长。而本发明提供的设计方法仅需要针对初始样本集中的样本点进行数值模拟，而后建立基于交叉验证的替代模型，从而在全局寻优过程中新生成的样本点无需通过数值模拟进行性能评估，可以通过替代模型进行快速评估，进而缩短优化设计的周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例中电池包结构的示意图，同时是图4的剖视图C-C；
图2为本发明实施例中电池包结构的预埋件和立柱的安装示意图；
图3为本发明实施例中高速水面航行器的示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为图3的正视图；
图6为本发明实施例中电池包结构的固定示意图；
图7本发明实施例中磁力固定的锁定状态示意图；
图8本发明实施例中磁力固定的解锁状态示意图；
图9为本发明实施例中电池包结构的设计方法流程图；
图10为本发明实施例中的样本集十等分示意图；
图中标号：1-高速水面航行器，2-板体，3-电池包，4-前水翼，5-后水翼，6-推进器，7-电池包的四周立柱，8-电池包的中间立柱，9-电池包壳体，10-盖子，12、12-1、12-2、12-3、12-4为移动件，13-固定件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
在本发明的第一个方面，如图1-2所示，本发明提供了一种电池包结构，包括电池包壳体和盖子，所述电池包壳体为具有上侧翻边的直平行六面体，所述上侧翻边用于固定安装所述电池包壳体，所述盖子覆盖在所述电池包壳体的上表面，盖子与电池包壳体的上侧翻边的尺寸一致，也即盖子的长度等于电池包壳体长度与翻边长度之和、盖子的宽度等于电池包壳体宽度与翻边宽度之和，以使得电池包壳体的内部形成密闭空间。
本发明中通过电池包壳体的上侧翻边固定电池包结构，可以将电池包结构挂在舱体上在翻边位置进行固定，电池包壳体的翻边可以分担一部分电池包结构的重量，从而减轻舱体底部的承重，减少舱体和电池包的碰撞发生，以提高电池包结构的安全强度。而且上侧翻边的设置便于密封从而使得电池包壳体和盖子易于形成密闭空间，能够同时提高电池芯的安全强度。
本发明中，电池包壳体和盖子为碳纤维复合材料，电池包结构的重量不超过1.5千克，采用碳纤维复合材料生产加工电池包结构，可以减轻电池包壳体和盖子的重量，使得电池包的重量不超过1.5公斤，从而减轻水面航行器的总重量，利于水面航行器提升速度。
在一个可能的实施例中，电池包壳体和盖子选择的碳纤维复合材料为：T300/3k和T300/12k斜纹织物，T300单层3k厚度为0.20毫米，T300单层12k厚度为0.40毫米，含有一层T300/3k碳纤维织物和两层T300/12k碳纤维织物。如此加工生产出来的电池包具备很强的运载强度和刚度，抗压强度应能达到20Mpa。例如，电池包内填充20千克重物时，电池包壳体的底部和侧边最大变形量不超过0.5mm。而且电池包壳体还能够承受104次内压压力循环不发生失效，内压压力最大值10千帕，使得电池包结构能够适用于水面航行器过程中的冲压和挤压条件，在高速航行中结构稳定。
在另一个可能的实施例中，电池包壳体的长度L2不大于400毫米，宽度B2不大于350毫米，高度H2不大于125毫米，电池包壳体的厚度d为1.0～2.5毫米，翻边的长度为B3＝0.015～0.025B2。
本实施例中，电池包结构安装在高速水面航行器内，电池包结构的大小需要根据水面航行器的尺寸进行设置，其最大值需在约束条件内，整体容量可以根据需求调整，容量的最大化设置利于增加电池芯的体积，对提高续航能力提供结构配置支撑。
电池包壳体的宽度和高度受到高速水面航行器尺寸的限制，在保证结构安全可靠的基础上，进而确定了电池包壳体的宽度和高度的上限值。
电池包壳体的长度，与航行器的性能密切相关，为了保证电池包的容量(也即续航能力)和重量(快速性指标)，因为这两个设计目标是相悖的(容量越大，必然重量会大，而期望的是容量越大，重量越小)，所以从快速性的角度，电池包的尺寸不能过大，重量不能过于沉重，所以结合续航能力和快速性指标拟定了长度的上限值。
厚度的取值范围与电池包的结构强度有关。为了满足结构强度要求，电池包壳体的厚度肯定不能太薄，需要有下限值，保证电池包壳体在高速航行中保持稳定可靠的结构状态。另一方面，电池包壳体又不能无限的厚，如果特别厚的话，那么电池包壳体的重量会增加，用料会增加，那么制造成本也增加，所以结合重量相关的快速性指标和厚度相关的结构强度拟定了厚度的上限值。
进一步地，在电池包壳体内部设有预埋件接口，以适配于高速水面航行器的装配，具有很好的拓展性；电池包壳体内部还设有立柱，以支撑固定电池支架和电池芯。电池包壳体内可以粘接n(n＝4-6)根立柱用于电池支架的支撑和固定作用，立柱与电池包壳体之间打磨粗糙，用结构胶进行粘接，粘接时用工装工具进行固定，保证立柱的高速及相对位置准确，满足后续电池包装配要求。
在本发明的第二个方面，如图3-5所示，本发明还提供了一种具有电池包结构的高速水面航行器，高速水面航行器包括板体、安装在所述板体底部的前水翼和后水翼，以及安装在所述后水翼后端的推进器，在所述板体的水平段设有舱体；在所述舱体内固定安装有电池包结构，用于安装固定电池芯，所述电池芯与所述推进器连接驱动所述高速水面航行器在水面运动，所述电池包结构的中心距离板体尾端的距离为0.35-0.5L，L为所述板体的长度，使得安装电池后的所述电池包结构整体的质心与所述高速水面航行器的质心重合。
因为载人的高速水面航行器需要大容量的电池，而大容量的电池包结构占航行器整体重量的比重更大，更容易影响航行器的重心稳定性，所以本发明中通过约束电池包结构的中心位置，从而约束其放置位置，使电池包结构内安装电池包后整体的质心与高速水面航行器的重心重合，以提高载人高速水面航行中的稳定性。
本发明中，所述电池包壳体的长度L2的取值范围为0.1-0.3L，电池包壳体的宽度B2的取值范围为0.6-0.8B，电池包壳体的高度H2的取值范围为0.9-0.98H，电池包壳体的厚度d的取值范围为1.0-2.5mm，其中，所述板体的长度为L、宽度为B、高度为H。
根据高速水面航行器的尺寸调整电池包壳体的尺寸，以调整电池包壳体的容量、重量、厚度对高速水面航行器的续航能力、快速性和可靠性的影响，从而使得采用了该电池包结构的高速水面航行器能够在重心一致的基础上，同时兼顾续航能力、快速性和结构强度的需求。
进一步地，根据电池包壳体的宽度调整电池包壳体的上侧翻边承担的重量，结合所述电池包结构的重量确定所述上侧翻边的长度为B3＝0.015～0.025B2。翻边的长度涉及到分担的电池包结构重量，翻边过长过短都不利于分担重量，而且翻边过长会增大电池架结构的重量，从而影响高速水面航行器的快速性。所以在电池包结构的重量及分担重量的综合考量下，设置了翻边的长度范围。
进一步地，所述舱体的边缘低于水平面形成阶梯，所述电池包壳体的上侧翻边固定安装在所述舱体的阶梯上，固定后的所述电池包壳体的上表面和所述高速水面航行器的水平面齐平。固定后的电池包壳体的上表面与航行器的水平面齐平，便于使用人员站立或蹲坐或趴在航行器上，避免不平整的不舒适感。
在另一可能的实施例中，可以通过磁力固定的方式，将电池包结构固定在高速水面航行器板体的舱体内，如图6所示。
在高速水面航行器的电池舱体内嵌有具有磁性的固定件，可选择电池包长侧翻边的位置下方，对应于固定件的位置设有具有磁性的移动件安装在电池包结构的盖子上，固定件和对应的移动件之间产生相互吸引力，使得电池包结构固定在电池舱体内。
本实施例，通过在电池舱体和电池包结构上设置在垂直方向上相互配合的移动件和固定件，以固定电池包结构；如此，固定件作为板体内部的预埋件不需要露出在板体外面，从而降低了预埋件失效的概率，提高了预埋件的使用寿命。另一方面，也不需要对板体表面的复合材料进行切口，由于蒙皮没有开口，也降低了蒙皮的局部应力集中，提高了蒙皮的强度。
磁力固定的工作原理为：移动件的内部设有能够运动的磁体，磁体的运动方向垂直于移动件和固定件之间的磁力方向，通过调整磁体在垂直于磁力方向上的运动，能够调整移动件和对应的固定件之间的相互吸引力的大小。移动件和固定件组成磁力对产生的磁力最终传递到板体的电池舱体和电池包结构上，形成了板体和电池包结构之间的相互吸引作用力，从而实现了电池包结构和板体的固定。
移动件和固定件有两种设计方案：一是移动件内部的磁体为永磁体，固定件内部的磁体为导磁体；二是固定件内部的磁体为永磁体，移动件内部的磁体为导磁体。通过调整移动件内部的磁体位置，配合固定件内部的磁体之间的相互吸引力大小，使磁力固定结构处于锁定状态或解锁状态。
如图7所示，当处于锁定状态时，移动件和固定件在竖直方向上的位置重合，这时电池包结构固定在电池舱体内，不会发生位置移动。如图8所示，当处于解锁状态时，将移动件和固定件的位置完全错开，可以将电池包结构从电池舱体内取出来或放进去，方便了电池包结构的充电、维修、保养等。
为实现上述同时考虑多个参数的电池包结构，需要对电池包结构进行设计，传统方法是通过反复的计算或实验来确定电池包的结构尺寸和定位尺寸，需要针对每一种设计变量的组合方式(即一个样本点)进行数值模拟方法并评估其性能，耗费的时间较长、相对投入的人力和物力也较大。
在本发明的第三个方面，提供了一种上述电池包结构设计方法，该设计优化方法，可以缩短研发周期，并且能够保证电池包的容量、重量、结构安全性和可靠性都满足工程应用需求。
如图9所示，电池包结构的设计方法流程图，设计前需要确定有关参数，具体内容如下。
首先确定设计参数。已知：高速水面航行器的长度为L，最大宽度为B，最大高度为H。设计变量包括：电池包中心距离高速水面航行器尾端的距离L3，电池包壳体长度L2、宽度B2、高度H2、厚度d。因此，设计变量X＝[L2,B2,H2,d,L3]。
设计变量的变化范围参考水面高速航行器结构尺寸与工程经验，如表1所示。
表1设计变量及取值范围
Figure BDA0004076215530000121
然后确定优化目标。
(1)电池包的容量，计算公式如下：y1＝L2B2H2。电池包的容量直接关系到电池芯的承放大小，进而影响到水面航行器的续航能力。因此，在设计电池包结构的时候，期望对给定的水面航行器提出一个容量尽可能大的电池包结构，以最大限度的提高水面航行器的续航能力。
(2)电池包的重量m。电池包的重量关系到水面航行器的整体重量。当推力一定的情况下，重量越小，水面航行器的速度越快，因此，在进行水面航行器的电池包结构设计时，期望电池包的重要越小，进而提高水面航行器的快速性。
(3)由于电池包结构在高速水面航行器的高速航行中，其会受到水压的挤压和速度惯性的冲压等外部环境的影响，所以需要对电池包的结构强度评估，以保证电池包结构在高速航行中保持稳定可靠的结构状态，电池包结构的强度评估包括，
(3.1)一般情况下，电池包内部包括电池芯等配件的总重量不会超过20千克，所以设计过程中设定在电池包内填充20千克重物，通过静力学仿真分析，计算电池包壳体底部和侧边的最大变形量，记为δ。
(3.2)在水面航行器的高速航行中，给予电池包结构的内压不会超过10千帕，所以在设计过程中设定给电池包施加极限内压压力10千帕，计算电池包的抗压强度p。
(3.3)在持续不断的内压施压环境下，电池包结构可能会发生破坏，所以在设计过程中，对电池包结构进行疲劳分析，给电池包施加一个10千帕的内压压力，进行高周期疲劳分析(104)，判断电池包的破坏程度γ。
综上所述，电池包的优化目标可以表达如下，
Figure BDA0004076215530000131
有关参数确定后，设计方法包括如下步骤：
S1、根据已知参数高速水面航行器的长度为L、宽度为B和高度为H，从设计变量电池包中心距离高速水面航行器尾端的距离L3、电池包壳体的长度L2、宽度B2、高度H2和厚度d的取值范围中，采用试验设计方法建立初始样本集。
根据表1中5个设计变量的取值范围，采用试验设计(DOE)方法建立初始样本集，可以减小设计和计算的工作量，使样本点尽量均匀地分布在设计空间内。其中，试验设计方法可以考虑选用部分因子设计、正交数组、中心组合设计、拉丁超立方设计、优拉丁超立方设计等方法。
S2、对试验设计方法建立的初始样本集，采用数值模拟方法评估每个样本点的设计变量
Figure BDA0004076215530000132
对应的性能
Figure BDA0004076215530000133
其中i表示第i个样本，y1表示电池包的容量，m表示电池包的重量，δ表示电池包壳体底部和侧边的最大变形量，p表示电池包的抗压强度，γ表示疲劳分析后电池包的破坏程度。
S3、将样本点的设计变量作为输入X＝[X1,X2,…,Xn]，其对应的性能作为输出Y＝[Y1,Y2,…,Yn]，建立从输入到输出的映射关系，进而建立基于交叉验证的替代模型f:X→Y。
本步骤中，可选用响应面模型(Response Surface Methodology，RSM)、径向基神经网络模型(RBF)、椭圆机神经网络模型(EBF)、正交多项式模型、克里金(Kriging)模型等模型建立方法建立从输入到输出的映射关系，从而得到满足一定精度的替代模型f:X→Y。
与传统建立替代模型的流程不同的是，本实施例中提出了一种基于交叉验证的替代模型。与传统替代模型相比，基于交叉验证的替代模型可以充分利用样本点信息，在有限样本点数量基础上可以构建出精度更高的替代模型。
其建立过程为：
a)将初始样本集十等分N1-N10，其中90％为训练集，而剩余的10％划分为测试集；
b)如图10所示，用N2～N10的样本训练替代模型，用N1的样本集作为测试集，直到当前的替代模型f1(N1)满足精度要求；
c)用N1、N3～N10的样本作为训练集，用N2的样本集作为测试集，直到当前的替代模型f2(N2)满足精度要求；
d)如此依次将N3、N4……N10作为测试集，余下的9个样本集作为训练集，分别建立所对应的替代模型f3(N3)、f4(N4)……、f10(N10)，计算得到10个测试集对应的误差E1～E10；
e)比较10个误差E1～E10，找出最小的误差min.(Ei)i＝1～10，最小误差所对应的替代模型为最优的替代模型。
误差的计算函数为：
Figure BDA0004076215530000151
式中，Ei表示第i个测试集的误差，count(Ni)表示第i个测试集的样本个数(经过交叉验证，初始样本的数量会发生改变，所以测试集样本数量也会发生改变)，j表示第i个测试集中的第j个样本，errorj表示第j个测试样本的误差，
Figure BDA0004076215530000152
表示第j个测试样本的真实值(即，计算值或者实验值)，
Figure BDA0004076215530000153
表示第j个测试样本的预测值(即，用当前的替代模型fi(Ni)对测试样本Xj预测得到的值)。
S4、采用多目标优化算法在设计空间内根据5个设计变量的约束条件，进行全局寻优，获得帕累托前沿。
由于优化目标有5个，附加5个约束条件，5个优化目标的权重因子相等，所以采用多目标优化算法进行全局寻优。
可考虑采用的多目标优化方法包括，基于梯度的快速Pareto探索算法(Multi-Gradient Pareto Explorer)、基于遗传和梯度算法的全局Pareto探索算法(HybridMulti-Gradient Pareto Explorer)、第二代非劣排序遗传算法NSGA-II(Non-dominatedSorting Genetic Algorithm)、多目标粒子群算法及其变种。在全局寻优的过程中，新生成的样本点无需通过步骤S2的数值模拟进行性能评估，而是采用步骤S3的基于交叉验证的替代模型进行快速评估，这样可以大大缩短优化设计的周期。
S5、从帕累托前沿选取m个帕累托前沿解进行数值模拟性能评估，判断得到的预测性能是否达到设计要求，如果没有达到设计要求，则将选取的m个帕累托前沿解添加到样本集中，增加初始样本集的数量，重新依次执行S3、S4、进行S5的判断；如果满足设计要求，则跳转到S6；
S6、输出电池包结构的设计变量参数，制造样机，进行湖上试验。
本发明专利提出的电池包结构，考虑了高速载人水面航行器对容量、安全性、可靠性、续航能力的要求，经过多目标优化设计，最终优化得到的电池包结构同时兼顾了容量大、续航能力强、安全可靠等优点，完全满足高速载人水面航行器对于电池包结构的苛刻要求。而且电池包结构采用了碳纤维复合材料加工而成，因此重量轻，便于搬运、安装、拆卸、携带，此外电池包结构具备很强的运载强度的刚度，抗压强度能达到20Mpa，可以抵抗三级海况。
现有技术中，应用于水面航行器的电池包结构一般适用于风平浪静环境，但是在高速航行下遇到极端的强冲击作用力时，仍会发生结构破坏。而本发明的设计方法，在设计阶段，不但考虑了风平浪静环境下的静力学仿真分析的变形量，而且考虑了极限内压以及疲劳破坏的情况，所以，通过本发明的设计方法，设计出来的电池包结构不仅能适用于大多数的风平浪静环境，也能在极端恶劣环境下保持结构的完好无损，从而不影响高速水面航行器的正常使用。
实施例1
在上述电池包结构设计方法的基础上，提供了一个实施例，如图3所示，高速水面航行器1包括板体2、电池包3、前水翼4、后水翼5和推进器6。
如图1所示，电池包3包括电池包壳体9、盖子10，电池包壳体9为上侧翻边的直平行六面体，盖子10为矩形。
电池包壳体9的长度L2不大于400毫米，宽度B2不大于350毫米，高度H2不大于125毫米，电池包3的厚度d为1.0～2.5毫米。
电池包壳体9的翻边，可以将电池包3挂在高速水面航行器1的板体2上，这样电池包壳体9的翻边可以分担一部分电池包3的重量。翻边的长度为B3＝0.015～0.025B2。
如图2所示，考虑到高速水面航行器1后续的装配要求，在电池包壳体9内部设计了预埋件接口，使得电池包3具有很好的拓展性。本实施例中电池包壳体9内粘接了5根立柱，即立柱7-1、立柱7-2、立柱7-3、立柱7-4、立柱7-5，以及中间立柱8。中间立柱8的直径要比立柱7的特征宽度大得多。立柱7和中间立柱8主要用于电池支架的支撑和固定作用，立柱7和中间立柱8与电池包壳体9之间打磨粗糙，用结构胶进行粘接，粘接时用工装工具进行固定，保证立柱7和中间立柱8的高度及相对位置准确，满足后续电池包装配要求。
为了减轻电池包壳体9和电池包盖子10的重量，采用碳纤维复合材料来生产加工。选择碳纤维原材料为：T300/3k和T300/12k斜纹织物，T300单层3k厚度为0.20毫米，T300单层12k厚度为0.40毫米，所选用的碳纤维性能见表2，由此可见，T300/3k和T300/12k体系的复合材料具有模量和强度都较高的优点。在加工过程中，先铺贴一层T300/3k碳纤维织物，局部喷涂定型剂，稳定外形，然后铺2层T300/12k碳纤维织物。加工生产出来的电池包3具备很强的运载强度和刚度，抗压强度应能达到20Mpa。例如，电池包3内填充20千克重物时，电池包壳体9的底部和侧边最大变形量不超过0.5mm。
电池包壳体9能承受104次内压压力循环不发生失效，内压压力最大值10千帕。电池包的重量不超过1.5公斤。
表2碳纤维原材料的性能
项目 指标 单位
拉伸强度 ≥4500 Mpa
拉伸模量 250-260 Gpa
断裂伸长率 1.5-1.8 ％
体密度 ≥1.78 <![CDATA[g/cm<sup>3</sup>]]>
线密度 800±20 g/km
实施例2
针对实施例1中高速水面航行器和电池包的尺寸要求，本实施例提供一种基于多目标优化设计方法设计后的电池包结构尺寸。
初始设计的电池包结构尺寸如下：电池包壳体9长度L2＝0.2L、宽度B2＝0.65B、高度H2＝0.95H、厚度d＝1.0mm，电池包3距离高速水面航行器1尾端的距离L3＝0.40L。
S1.为了保证能以较少的样本点均匀地布满整个设计空间，减小误差，选用具有均匀性良好、采样次数较少、空间填充能力强等优点的最优拉丁超立方试验设计方法建立初始样本集。
鉴于步骤S3采用四阶响应面模型，为了建立输入与输出之间精度足够高的替代模型，要求样本数量至少(q+1)*(q+2)/2+2q，q为设计变量的数量，此时q＝5，故要求样本数量至少为31，原始样本集的样本数量为N＝100。
S2.对试验设计的初始样本集，采用数值模拟(CFD)方法评估每个样本点
Figure BDA0004076215530000181
对应的性能
Figure BDA0004076215530000182
i＝1～100。
S3.将样本点的设计变量作为输入X＝[X1,X2,…,XN]，将其对应的性能作为输出Y＝[Y1,Y2,…,YN]，选用四阶响应面模型建立从输入到输出的映射关系，得到满足一定精度的基于交叉验证的替代模型f:X→Y。四阶响应面模型的表达式如下，其中，初始样本集数量N＝100。
Figure BDA0004076215530000183
本实施例中基于交叉验证的替代模型的具体流程是：
a)将100个初始样本集十等分，分别命名为N1～N10，每等份10个样本，其中90％为训练集，而剩余的10％划分为测试集。也就是说，训练集有90个样本，测试集有10个样本。
b)如图10所示，先用N2～N10的样本来训练，用N1的样本集作为测试集，建立当前的四阶响应面模型f1(N1)，以残差平方和RSS最小作为目标，进行公式(2)各个项的最佳选择。残差平方和公式如下，Yi是实际值，Yi是响应近似值，n是构造四阶响应面模型的样本点数。
Figure BDA0004076215530000191
c)用N1、N3～N10的样本作为训练集，用N2的样本集作为测试集，建立当前的四阶响应面模型f2(N2)，以残差平方和RSS最小作为模型是否满足规定的精度要求的判据。
d)如此依次将N3、N4……N10作为测试集，分别建立所对应的四阶响应面模型f3(N3)、f4(N4)……、f10(N10)，通过公式(1)也可以分别计算得到10个测试集对应的误差E1～E10。
e)比较这10个误差E1～E10，找出最小的误差min.(Ei)，i＝1～10，最小误差所对应的四阶响应面模型，为最优的替代模型，执行下一步操作。
S4.本实施例中采用NSGA-II优化算法在设计空间内进行全局寻优，获得帕累托(pareto)前沿。NSGA-II优化算法具体的参数设置为，种群数量为190，遗传代数为110，交叉概率设为0.8，交叉分布指数为10，变异分布指数为10。
S5.从帕累托(pareto)前沿选取5个帕累托前沿解进行数值模拟性能评估，判断得到的预测性能是否达到设计要求。
如果没有，则将这5个帕累托前沿解添加到样本集，则样本数量增加至105个。也即每次在原来样本数量的基础上增加5个样本，重新依次执行步骤S3、步骤S4、进行步骤S5的判断。新生成的样本点无需通过步骤S2的数值模拟进行性能评估，而是采用步骤S3的基于交叉验证的四阶响应面模型进行快速评估，这样可以大大缩短优化设计的周期。
如果满足设计要求，则跳转到步骤S6。
S6.经过多目标优化设计之后，输出电池包壳体9的尺寸如下：
长度L2＝0.15L，宽度B2＝0.65B，高度H2＝0.96H。电池包3的厚度d＝1.8±0.2毫米。电池包3距离高速水面航行器1尾端的距离L3＝0.45L。翻边的长度为B3＝7.5毫米。
然后根据上述尺寸制造样机，进行湖上试验。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (12)

1.一种电池包结构，其特征在于，
包括电池包壳体和盖子，所述电池包壳体为具有上侧翻边的直平行六面体，所述上侧翻边用于固定安装所述电池包壳体，所述盖子覆盖在所述电池包壳体的上表面，盖子与电池包壳体的上侧翻边的尺寸一致，也即盖子的长度等于电池包壳体长度与翻边长度之和、盖子的宽度等于电池包壳体宽度与翻边宽度之和，以使得电池包壳体的内部形成密闭空间。
2.根据权利要求1所述的一种电池包结构，其特征在于，
所述电池包壳体和所述盖子为碳纤维复合材料，电池包结构的重量不超过1.5千克；
进一步地，所述电池包壳体和所述盖子选择的碳纤维复合材料为：T300/3k和T300/12k斜纹织物，T300单层3k厚度为0.20毫米，T300单层12k厚度为0.40毫米，含有一层T300/3k碳纤维织物和两层T300/12k碳纤维织物。
3.根据权利要求1所述的一种电池包结构，其特征在于，
电池包壳体的长度L2不大于400毫米，宽度B2不大于350毫米，高度H2不大于125毫米，电池包壳体的厚度d为1.0～2.5毫米。
4.根据权利要求1所述的一种电池包结构，其特征在于，
所述电池包壳体内部设有预埋件接口，以适配于高速水面航行器的装配；所述电池包壳体内部还设有立柱，以支撑固定电池支架和电池芯。
5.一种具有权利要求1-4任一项所述电池包结构的高速水面航行器，其特征在于，
高速水面航行器包括板体、安装在所述板体底部的前水翼和后水翼，以及安装在所述后水翼后端的推进器，在所述板体的水平段设有舱体；
在所述舱体内固定安装有电池包结构，用于安装固定电池芯，所述电池芯与所述推进器连接驱动所述高速水面航行器在水面运动，所述电池包结构的中心距离板体尾端的距离为0.35-0.5L，L为所述板体的长度，使得安装电池后的所述电池包结构整体的质心与所述高速水面航行器的质心重合。
6.根据权利要求5所述的高速水面航行器，其特征在于，
所述电池包壳体的长度L2的取值范围为0.1-0.3L，电池包壳体的宽度B2的取值范围为0.6-0.8B，电池包壳体的高度H2的取值范围为0.9-0.98H，电池包壳体的厚度d的取值范围为1.0-2.5mm，其中，所述板体的长度为L、宽度为B、高度为H。
7.根据权利要求5所述的高速水面航行器，其特征在于，
所述舱体的边缘低于水平面形成阶梯，所述电池包壳体的上侧翻边固定安装在所述舱体的阶梯上，固定后的所述电池包壳体的上表面和所述高速水面航行器的水平面齐平。
8.根据权利要求7所述的高速水面航行器，其特征在于，
根据电池包壳体的宽度调整电池包壳体的上侧翻边承担的重量，结合所述电池包结构的重量确定所述上侧翻边的长度为B3＝0.015～0.025B2。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的电池包结构设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：
S1、根据已知参数高速水面航行器的长度为L、宽度为B和高度为H，从设计变量电池包壳体中心距离高速水面航行器尾端的距离L3、电池包壳体的长度L2、宽度B2、高度H2和厚度d的取值范围中，采用试验设计方法建立初始样本集；
S2、对试验设计方法建立的初始样本集，采用数值模拟方法评估每个样本点的设计变量
Figure FDA0004076215520000021
对应的性能
Figure FDA0004076215520000022
其中i表示第i个样本，y1表示电池包的容量，m表示电池包的重量，δ表示电池包壳体底部和侧边的最大变形量，p表示电池包的抗压强度，γ表示疲劳分析后电池包的破坏程度；
S3、将样本点的设计变量作为输入X＝[X1,X2,…,Xn]，其对应的性能作为输出Y＝[Y1,Y2,…,Yn]，建立从输入到输出的映射关系，进而建立基于交叉验证的替代模型f:X→Y；
S4、采用多目标优化算法在设计空间内根据设计变量的约束条件，进行全局寻优，获得帕累托前沿；
S5、从帕累托前沿选取m个帕累托前沿解进行数值模拟性能评估，判断得到的预测性能是否达到设计要求；
如果没有达到设计要求，则将选取的m个帕累托前沿解添加到样本集中，增加初始样本集的数量，重新依次执行S3、S4、进行S5的判断；如果满足设计要求，则跳转到S6；
S6、输出电池包结构的设计变量参数，制造样机，进行湖上试验。
10.根据权利要求9所述的设计方法，其特征在于，
步骤S3中基于交叉验证的替代模型的建立过程为：
a)将初始样本集十等分为N1-N10，其中90％为训练集，而剩余的10％划分为测试集；
b)用N2～N10的样本训练替代模型，用N1的样本集作为测试集，直到当前的替代模型f1(N1)满足精度要求；
c)用N1、N3～N10的样本作为训练集，用N2的样本集作为测试集，直到当前的替代模型f2(N2)满足精度要求；
d)如此依次将N3、N4……N10作为测试集，余下的9个样本集作为训练集，分别建立所对应的替代模型f3(N3)、f4(N4)……、f10(N10)，计算得到10个测试集对应的误差E1～E10；
e)比较10个误差E1～E10，找出最小的误差min.(Ei)，i＝1～10，最小误差所对应的替代模型为最优的替代模型。
11.根据权利要求10所述的设计方法，其特征在于，
所述误差的计算函数为
Figure FDA0004076215520000041
式中，Ei表示第i个测试集的误差，count(Ni)表示第i个测试集的样本个数，j表示第i个测试集中的第j个样本，errorj表示第j个测试样本的误差，
Figure FDA0004076215520000042
表示第j个测试样本的真实值，
Figure FDA0004076215520000043
表示第j个测试样本的预测值。
12.根据权利要求9所述的设计方法，其特征在于，
步骤S4中的多目标优化算法，包括基于梯度的快速Pareto探索算法、基于遗传和梯度算法的全局Pareto探索算法、第二代非劣排序遗传算法NSGA-II、多目标粒子群算法及其变种。
CN202310109462.6A 2023-02-14 2023-02-14 一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法 Pending CN116111256A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310109462.6A CN116111256A (zh) 2023-02-14 2023-02-14 一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310109462.6A CN116111256A (zh) 2023-02-14 2023-02-14 一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116111256A true CN116111256A (zh) 2023-05-12

Family

ID=86261346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310109462.6A Pending CN116111256A (zh) 2023-02-14 2023-02-14 一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116111256A (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040190239A1 (en) * 2003-03-26 2004-09-30 Shih-Lung Weng Detachable keyboard structure
US20050145152A1 (en) * 2003-01-15 2005-07-07 Cbtf Co. Cbtf sailing yacht main engine drive system
KR100966233B1 (ko) * 2009-09-18 2010-06-25 주식회사 테코 수중추진기에 장착되는 배터리장치.
CN105620654A (zh) * 2016-02-25 2016-06-01 西北工业大学 一种混合推进水下航行器
CN106042880A (zh) * 2016-07-19 2016-10-26 奇瑞汽车股份有限公司 一种用于纯电动汽车的电池包总成
CN210212690U (zh) * 2019-08-14 2020-03-31 胡富祥 一种电动冲浪板电池舱防水密封结构
CN210573591U (zh) * 2019-11-26 2020-05-19 南阳理工学院 一种计算机综合降噪装置
CN211125761U (zh) * 2019-12-31 2020-07-28 苏州银禧新能源复合材料有限公司 一种复合材料电池箱结构
CN111566004A (zh) * 2017-12-27 2020-08-21 赖德艾威克公司 电动机动水路航行器和传动系系统
CN112072009A (zh) * 2020-09-04 2020-12-11 江铃汽车股份有限公司 电池包箱盖及动力电池包总成
CN215071630U (zh) * 2021-03-02 2021-12-07 上海永轨智能科技有限公司 一种基于5g网络的浪涌保护器
CN218085943U (zh) * 2021-08-26 2022-12-20 浙江风回科技有限公司 一种电池可快装的电动冲浪板
CN218350171U (zh) * 2022-09-06 2023-01-20 中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心 一种便携式土壤电导率分析仪

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050145152A1 (en) * 2003-01-15 2005-07-07 Cbtf Co. Cbtf sailing yacht main engine drive system
US20040190239A1 (en) * 2003-03-26 2004-09-30 Shih-Lung Weng Detachable keyboard structure
KR100966233B1 (ko) * 2009-09-18 2010-06-25 주식회사 테코 수중추진기에 장착되는 배터리장치.
CN105620654A (zh) * 2016-02-25 2016-06-01 西北工业大学 一种混合推进水下航行器
CN106042880A (zh) * 2016-07-19 2016-10-26 奇瑞汽车股份有限公司 一种用于纯电动汽车的电池包总成
CN111566004A (zh) * 2017-12-27 2020-08-21 赖德艾威克公司 电动机动水路航行器和传动系系统
CN210212690U (zh) * 2019-08-14 2020-03-31 胡富祥 一种电动冲浪板电池舱防水密封结构
CN210573591U (zh) * 2019-11-26 2020-05-19 南阳理工学院 一种计算机综合降噪装置
CN211125761U (zh) * 2019-12-31 2020-07-28 苏州银禧新能源复合材料有限公司 一种复合材料电池箱结构
CN112072009A (zh) * 2020-09-04 2020-12-11 江铃汽车股份有限公司 电池包箱盖及动力电池包总成
CN215071630U (zh) * 2021-03-02 2021-12-07 上海永轨智能科技有限公司 一种基于5g网络的浪涌保护器
CN218085943U (zh) * 2021-08-26 2022-12-20 浙江风回科技有限公司 一种电池可快装的电动冲浪板
CN218350171U (zh) * 2022-09-06 2023-01-20 中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心 一种便携式土壤电导率分析仪

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
漆小舟: "基于NURBS 的船型阻力优化", 《中国优秀硕士论文全文数据库（电子期刊）工程科技Ⅱ辑》, 15 June 2020 (2020-06-15), pages 53 - 73 *
漆小舟: "基于NURBS的船型阻力优化", 《中国优秀硕士论文全文数据库（电子期刊）工程科技II辑》, no. 6, 15 June 2020 (2020-06-15), pages 53 - 93 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Numerical study of low-speed impact response of sandwich panel with tube filled honeycomb core
Yin et al. Multiobjective crashworthiness optimization of functionally lateral graded foam-filled tubes
Zhang et al. Multiobjective crashworthiness optimization of hollow and conical tubes for multiple load cases
Wang et al. Hybrid analysis and optimization of hierarchical stiffened plates based on asymptotic homogenization method
Gebremeskel Design, simulation, and prototyping of single composite leaf spring for light weight vehicle
Minak et al. Structural design and manufacturing of a cruiser class solar vehicle
Pavlović et al. On the modal behaviour of ultralight composite sandwich automotive panels
Velea et al. Multi-objective optimisation of vehicle bodies made of FRP sandwich structures
Wang et al. Structure optimization of the frame based on response surface method
CN113722954B (zh) 一种电动汽车电池包壳体轻量化设计方法
Lei et al. An integrated optimization for laminate design and manufacturing of a CFRP wheel hub based on structural performance
CN116090092A (zh) 一种新能源车辆电池包的安全设计方法及其电池包
Prabowo et al. Deformation of designed steel plates: An optimisation of the side hull structure using the finite element approach
CN116882058A (zh) 一种用于汽车地板的复合材料轻量化设计与优化方法
Zhang et al. Mechanical properties of the composite lattice structure with variable density and multi-configuration
Ma et al. Comprehensive evaluation of energy absorption characteristics of Al‐CFRP hybrid tube under radial impacts
CN116111256A (zh) 一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法
CN118627357B (zh) 基于nsga-ⅱ遗传算法的储能电池簇架结构优化方法
CN118262832A (zh) 复合材料层合板对称铺层的分级设计优化方法
Zhang et al. Topology optimization based on the improved high-order RAMP interpolation model and bending properties research for curved square honeycomb sandwich structures
Adedeji et al. Effect of hierarchical geometries matching on the crashworthiness of honeycomb
CN109299499B (zh) 考虑修正因子的多步骤结构优化设计方法及飞行器
Christensen Carbon fibre monocoque chassis feasibility and manufacturability for fsae
Effendi et al. Performance analysis on the structure of the bracket mounting for hybrid converter kit: Finite-element approach
Al-Oqla et al. Integrated TRIZ-CAD Design Approach for an Ecofriendly Solar Driven Vehicle for Handicap Transportation.

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination