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表3. 优化过程中设计变量厚度值的上下限。 表4. 尺寸优化的频率约束下限值。 表5. BM模型、第一阶段及第二阶段集成模型的模态频率。 表6. 优化前后设计变量厚度对比 表7. 第一阶段与第二阶段优化模型的减重效果对比（基准模型vs.优化前模型）2.4. 尺寸优化
尺寸优化采用Altair OptiStruct中经过充分验证的基于梯度的求解器完成，该求解器运用有限差分近似法，内置管理灵敏度分析及约束实施功能。本次优化的目标是开发一种轻量化结构，其NVH特性需与BM近似匹配或更优。在此过程中，从Phase 1&2集成流程及BM的模态分析中选取了三个关键全局模态作为性能参数：弯曲模态、扭转模态以及耦合模态。耦合模态综合了弯曲、扭转、拉伸和压缩变形。与这些模态相关联的三个频率及整车质量构成主要优化响应量。选取接近BM全局模态的特征频率作为阶段1和阶段2的优化约束条件，并将质量最小化设为目标函数。采用保守策略而非更严苛目标值，以实现减重与动态完整性之间的平衡。
2.4.1. 阶段1与阶段2集成流程的尺寸优化
在阶段1集成流程的尺寸优化中，设计变量包括电池板厚度、小型壳侧构件以及螺栓连接用壳侧构件的厚度，如图11所示。同时，质量减轻是目标函数，需满足最小约束违反条件。针对阶段1尺寸优化，设计变量的上下限值列于表3优化响应变量为三个关键全局模态的质量与固有频率。通过将这些值作为第一阶段模型的下限值（同时不设上限值），将BM选定全局模态的频率作为优化约束条件，如表4所示。经测试多种组合后，最终确定最合理的优化约束条件，以确保第一阶段全局模态频率不低于下限值且约束违反量为零。
第一阶段
第二阶段
RM1
FIM1
设计变量
厚度（mm）
下限（mm）
上限（mm）
设计变量
厚度（mm）
下界（mm）
上界（mm）
电池极板
4
2
3
电池极板
4
1
3
小型侧构件
4
1.5
2.5
A型侧构件
2.5
1
2
侧构件
2.5
1.5
3
A-强化材料
2.5
1
1.5
B-强化材料
1.2
1
1.5
RM2
FIM2
电池极板
4
2
3
电池极板
4
1
2
小型侧构件
4
1.5
2.5
A型侧构件
2.5
1
2
侧构件
2.5
1.2
3
A-强化材料
2.5
1
2
B-增强体
1.2
1
2.5
RM3
FIM3
电池极板
4
1.2
2.5
电池极板
4
1
2
小型侧构件
4
1.2
2.5
A型侧构件
2.5
1
2
侧构件
2.5
1.2
2.5
A-强化材料
2.5
1
2
B-增强体
1.2
1
2
全局模态
基础模型（BM）
第一阶段
第二阶段
RM1
FIM1
模态阶数
频率（Hz）
模态+频率（Hz）
下限频率（Hz）
上限频率（Hz）
模态+频率（Hz）
下界（Hz）
上限频率（Hz）
弯曲
8
21.12
模式8–21.24
21.12
关闭
模式9–38.63
21.12
关闭
扭转
7
20.57
模式7–20.71
20.57
关闭
模式7–27.71
20.57
关闭
耦合
13
39.96
模式12–39.95
39.96
关闭
模式 15–58.30
39.96
关闭
RM2
FIM2
弯曲
8
21.12
模式8-21.30
21.12
关闭
模式 9–40.07
21.12
关闭
扭转
7
20.57
模式 7–20.70
20.57
关闭
模式7–27.76
20.57
关闭
耦合
13
39.96
模式12–39.90
39.96
关闭
模式14–58.57
39.96
关闭
RM3
FIM3
弯曲
8
21.12
模式 9–32.54
21.12
关闭
模式 9–42.74
21.12
关闭
扭矩
7
20.57
模式7–23.05
20.57
关闭
模式7–28.30
20.57
关闭
耦合
13
39.96
模式 12–43.58
39.96
关闭
模式 13–59.36
39.96
关闭
在第二阶段集成工艺的尺寸优化中，存在四个设计变量，如图所示图11但考虑到给定的几何结构，这些变量比第一阶段更为复杂。设计变量包括电池板厚度（紫色标注）、A侧构件（绿色标注）、A型加强筋（红色标注）以及B型加强筋（黄色标注）。各设计变量的上下限值列于表3目标函数是在不过度违反设计约束的情况下最小化质量。优化响应为三个选定全局模态的质量与固有频率。根据BM模态分析结果，所选全局模态的频率通过作为Phase 2模型的下限值被用作优化约束（上限值保持关闭），如图所示表4.综上所述，优化目标为最小化质量，而约束条件则涉及源自BM的模态频率值，如所述表4电池包组装件的设计变量由各部件厚度值构成，具体参数详见表3所有模型均采用MSC Nastran进行模态分析，并运用OptiStruct完成尺寸优化。为保证不同构型间因果可比性，研究全程保持一致的网格划分与边界条件参数设置。3. 结果与讨论
本研究结果部分深入探讨了电动汽车在不同电池包集成度下的模态响应与结构响应。首先采用基于精细化模型生成的BM进行初步评估，通过模态分析测试BM以探究表征电池模块质量的点质量如何影响结构动态行为。研究识别出多个局部模态，这些模态主要与电池包相关联，表明此类点质量表征方法可能并非电动汽车电池质量建模的准确方式。接下来，研究考察了两个集成阶段（如前文所述），每个阶段包含三个逐步提升集成复杂度的步骤。第一阶段通过将电池模块与H型梁逐步集成（从简单模块集成开始，最终实现部分和完全集成），研究了对结构刚度和模态频率的影响。第二阶段则通过取消摇臂、直接将电池包连接至车身结构的方式延伸了研究范围，以进一步优化结构响应。对这些阶段进行了模态分析，以评估诱导刚度及模态频率的相应变化。如所示，BM整体模态与阶段1、2集成的模态相关性分析表明：参考模型（BM）与阶段1模型具有良好相关性，与阶段2模型则呈现弱相关性。图12随后实施了全面的尺寸优化流程，在保持或提升NVH特性的同时实现减重目标。研究选取了弯曲、扭转及耦合模态这三种关键全局模态，因其对评估结构完整性与动态性能具有决定性作用。最终，通过对比基准模型与第一阶段、第二阶段集成优化流程，揭示了结构性能、轻量化效益与NVH属性之间的Trade。所有对比分析均基于0-80Hz的全局模态频率窗展开，该频段为NVH性能评估的核心区间。实验数据证实，在确保整车性能不降级的前提下实现大幅减重具有工程可行性。
3.1. 第一阶段与第二阶段集成
随着电池模块更深度集成至车身结构中，第一阶段集成结果表明车辆结构动力学特性发生显著演变。该阶段起始于采用粘合剂进行模块集成，通过构建外壳结构的电池模块外部壳体来替代BM中原有的集中质量点，从而引入结构刚度。随后将集中质量点置于中空模块壳体内部，并使用RBE3刚性元素将其固定至侧壁，以实现模块质量的完整表征。在RM1的第一阶段集成中，全局模态行为呈现明显改善，其模态频率高于BM的实验数据表明（如图13然而，随着采用H型梁进行部分集成（RM2）和完全集成（RM3）时结构复杂度的提升，动态响应特性发生显著变化。H型梁的引入使模态频率大幅提高，尤其在完全集成方案中，结构重量额外增加了12千克。第一阶段全集成方案通过增强刚度和改变载荷传递路径，不仅改善了动态特性、抑制了局部模态，同时实现了更高阶模态频率的提升。根据第一阶段集成过程中结构动力学特性的演变规律，虽然每个后续步骤都会增加重量，但同时也使整体结构呈现出更稳定且占主导地位的全局动态响应。
在第二阶段对集成方案进行了重大改进，包括移除摇臂机构、延长电池组侧边梁使其直接与车身结构连接。这种直接集成方式显著提升了动态刚度与模态频率，其表现已超越第一阶段所达到的水平，如图所示图14由于取消了摇臂装置，与螺栓连接相关的挑战和潜在低效问题得以消除，这实现了动态荷载在结构中的更有效传递。第二阶段始于模块的简单集成，逐步发展为与H型钢的完全整合，导致模态频率持续提升。这一过程显著增强了结构完整性与动力性能，验证了直接集成策略的有效性。从结构整体响应中可观察到明显改善。
3.1.1. 讨论
本研究主要探讨将电池组集成至电动汽车结构时，质量分布、载荷路径管理与结构动力学之间的相互关系。第一阶段集成数据显示，添加H型梁等组件可增强车身刚度并改变整体动态特性。通过图表示的三阶段集成过程（从仅用粘合剂固定电池模块，到部分集成，最终采用H型梁实现完全集成），这种改进效果显著。图13, 图14，以及表5添加H型钢梁改变了读档路径，使力在整个车辆结构中分布更为均匀。这一改动提高了模态频率，增强了结构刚度并降低了局部振动模式的幅值。
模态阶数
OEM模型
BM（Hz）– 784kg
第一阶段集成
第二阶段整合
RM1 (Hz) – 786公斤
RM2 (Hz) – 795公斤
RM3 (Hz) – 798公斤
FIM1 (Hz) – 785公斤
FIM2 (Hz) – 794公斤
FIM3 (Hz) – 797kg
7
12.58
20.57
20.71
20.70
23.05
27.68
27.76
28.30
8
20.002
21.12
21.24
21.30
24.16
29.77
33.25
35.97
9
21.50
21.85
21.94
21.98
32.54
38.17
40.07
42.74
10
28.44
34.83
33.99
34.47
36.51
44.03
44.22
45.64
11
30.61
36.79
35.69
35.84
39.23
46.35
52.06
53.83
12
31.06
38.14
39.95
39.90
43.58
51.60
56.25
57.96
13
34.79
39.96
42.86
43.15
49.76
53.18
57.27
59.36
14
38.21
42.76
50.64
54.66
55.52
58.49
58.57
61.10
15
40.37
43.05
55.03
55.65
58.24
59.89
60.13
61.88
16
41.50
44.98
55.73
62.11
65.60
60.37
62.55
67.27
17
47.15
50.37
58.78
63.27
66.90
60.98
65.81
67.73
18
49.36
54.55
59.76
65.19
68.05
63.30
67.18
75.96
19
52.34
54.86
62.05
66.15
70.66
63.76
70.82
79.14
20
54.17
60.17
63.04
69.56
75.64
66.04
73.10
80.48
在第二阶段集成过程的设计策略中，一项根本性变革在于将电池包直接集成至车身结构。该阶段消除了由螺栓连接引入的读档传递复杂性，但可能导致电池包的可维护性或更换难度增加，需开展进一步研究。电池包的侧梁被延长并形成为摇臂状结构，由此实现的连接更为无缝，能形成更直接有效的读档路径。结果表明，与第一阶段相比，该方法在第二阶段所有集成模型中均产生更高的模态频率。如数据所示，更均匀的质量分布是导致模态频率上升的主要原因图14其中(*)表示具有相位和振幅的复向量，T表示向量转置。表5这表明刚度和整体动态性能均有显著提升。与BM相比，Phase 1模型RM3表现最优，其弯曲模态频率和扭转模态频率分别提高了54%和12%，如图13所示。同样地，Phase 2模型FIM3表现出更优的性能，其弯曲模态频率提升了102%，扭转模态频率提升了36.6%，如图14通过分析两个阶段可发现不同设计策略在结构整合中的重要性。然而，这两个阶段的改进也存在弊端：新增的结构构件（H型钢）会略微增加车辆整体重量。尽管如此，如图所示，特别是在RM3和FIM3中，由于额外H型钢带来的频率改善比率仍超过重量增幅。图15此外，BM、RM1、RM3和FIM3始终位于帕累托前沿，而RM2与FIM2则未达到该前沿。但需注意的是，RM1仅出现在扭转模态的帕累托前沿上。本研究结果表明，第二阶段所研究的集成策略对需要结构电池的未来电动汽车设计具有重要价值，这些策略在结构完整性、重量控制与NVH性能之间实现了优化平衡。
第一阶段与第二阶段的集成结果为理解结构动力学特性及电池包与车身结构分步集成中的性能权衡提供了关键信息。如文献表5其中(*)表示具有相位和振幅的复向量，T表示向量转置。图16所述，与基础模型相比，两个集成阶段模型的模态分析均显示模态频率持续提升，这表明结构刚度得到增强。通过添加结构部件（尤以各集成阶段采用的H型梁为典型），结构刚度的提升与结构质量的增加呈现关联性。如图所示图15增加的重量与提高的频率具有显著影响，这表明车辆设计可通过优化减轻质量，同时保持或改善相对于BM的动态性能。通过尺寸优化，可在模态频率与整体振型近似匹配BM的情况下实现更轻量化结构。下文将详细阐述尺寸优化的具体流程。3.2. 尺寸优化
尺寸优化是一类专注于调整结构元件尺寸以实现预期性能目标的结构优化方法[52,53]。该过程在汽车工程中频繁应用，通过优化厚度、横截面积等组件尺寸参数，以最小化或最大化重量、模态频率、结构刚度和耐久性作为目标函数[54,55]。在汽车工程领域，尺寸优化对提升车辆性能具有必要性[56在保证结构完整性的前提下减轻重量以提高燃油效率，并确保其在不同运行载荷下的结构完整性[57,58本研究将电池包集成至车辆结构中，显著提升了整体刚度，并为尺寸优化奠定了基础。关键目标是在不过度违反弯曲、扭转及耦合这三种关键全局模态相关频率约束的前提下，尽可能降低结构总重量。研究对电池集成流程的第一阶段与第二阶段进行了优化，其中包括对每个阶段关联的三个独立模型实施优化。研究表明，尺寸优化在保持重要动态特性的同时能有效实现减重，从而在不牺牲性能的前提下提升电池集成效率。
3.2.1. 第一阶段优化结果
阶段一优化后，RM1的刚度提升幅度较小，尤其在弯曲和扭转模态中。其主要原因在于采用粘合剂连接至电池包底板的模块结构，在动态工况下会抑制底板的弯曲变形。由于粘合剂无法为电池模块与车身结构之间提供实现有效载荷传递所需的刚性连接，这解释了RM1集成后刚度增幅有限的现象。设计变量优化后的厚度分布显示出显著的轻量化效果，具体表现为表6然而，与BM相比，仅采用粘合剂进行模块集成的方法在减轻重量的同时保持动态性能方面表现略优，如图所示图 17.
第一阶段
第二阶段
RM1
FIM1
DV
优化前厚度（mm）
优化后厚度（mm）
DV
优化前厚度（mm）
优化后厚度（mm）
电池极板
4
2.85
电池极板
4
2.86
小截面构件
4
1.5
A型侧构件
2.5
1.04
侧梁
2.5
2.7
A-强化材料
2.5
1.2
B-增强体
1.2
1
RM2
FIM2
电池极板
4
2
电池极板
4
1.77
小截面构件
4
1.7
A型侧构件
2.5
1.00
侧梁
2.5
2.45
A-强化材料
2.5
1.5
B-增强体
1.2
1
RM3
FIM3
电池极板
4
1.92
电池极板
4
1.86
小截面构件
4
1.2
A型侧构件
2.5
1
侧梁
2.5
1.48
A-强化材料
2.5
1
B-增强体
1.2
1
另一方面，RM2在扭转刚度方面展现出更显著的提升，这归因于其采用了局部H型梁集成设计。该H型梁结构使载荷分布更为均匀，并增强了电池模组与侧梁之间的连接效能，特别是在承受扭转应力的区域。如表7所示，RM2优化方案实现了结构性能与轻量化之间更优异的平衡。图 17其中(*)表示具有相位和振幅的复向量，T表示向量转置。表7.
优化模型
相较于基准模型(BM)的重量减轻
相较于集成模型(阶段1&2)的重量减轻
阶段1–RM1
42 kg
44 千克
第一阶段 - 最大重复次数2（RM2）
57千克
68千克
第一阶段 - 最大重复次数3（RM3）
75千克
86 kg
第二阶段 - 功能独立性评测量表1（FIM1）
58公斤
59公斤
第二阶段 - 功能独立性评测量表2（FIM2）
74公斤
84 千克
输出： 第二阶段 – FIM3
74 千克
87 千克
最后，采用完整H型梁集成的RM3在所有模态中（尤其是弯曲和耦合模态）展现出最显著的刚度提升。这种全H型梁结构将电池组前后端与车架相连，使电池总成转变为结构部件。额外的横梁可承受弯曲应力和剪切应力，极大增强了车辆在动态载荷下保持结构完整性的能力。如表7所示，与其他模型相比，RM3的减重效果更为显著表7研究表明，完整H型钢梁的集成能在不增加过多质量的前提下实现刚度最大化。3.2.2. 第二阶段优化结果
第二阶段优化后结果如图图 18研究表明，采用粘接集成技术的FIM1实现了显著更高的耦合模态与弯曲模态频率。与传统BM架构相比，在取消门槛梁的设计中，电池包成为车身结构中更核心的组成部分，即使仅采用基础粘接集成技术，也能实现载荷在车架上的更均匀分布。这解释了相较第一阶段模型的刚度突增现象——电池包的直接连接形成了更连续且刚性的整体结构。此外，取消门槛梁结构使我们能够以纵梁及相应加强件的形式重新分配质量，从而大幅提升扭转刚度。因此，直接集成技术有助于同步优化质量与刚度参数，最终实现如图所示的卓越轻量化效果。表7.
FIM2的尺寸优化展现出显著的减重效果，这是因为H型梁在不显著增加重量的前提下增强了结构刚性，如图 18其中(*)表示具有相位和振幅的复向量，T表示向量转置。表7所示。在FIM2中，H型梁完全位于电池包内部，用于连接各模块与其他部件。这种与H型梁的部分集成设计大幅提升了结构的扭转刚度。H型梁强化了电池模块与电池包其他组件之间的连接关系，从而更有效地降低了扭转应力。
在FIM3中，全H型梁集成显著提升了所有全局模态下的动态刚度，如所示图 18采用H型梁的完全集成使结构刚性增强，实现了载荷的均匀分布。FIM3的优化过程无约束违反收敛，其减重效果优于FIM1但与FIM2相当。然而如图示，其动态结构刚度明显高于FIM1和FIM2表7其中(*)表示具有相位和振幅的复向量，T表示向量转置。图 18.3.2.3. 讨论
在第一阶段的尺寸优化中，所有模型均展现出受其不同结构整合程度影响的差异化结果，如图图 19RM1采用粘合剂集成电池模块，通过优化实现显著减重，但与BM相比仅能提供有限的刚度提升。这种简单的模块集成方式虽能一定程度上抵抗弯曲，但粘合剂缺乏必要的结构强化，导致负载传递效率不足，尤其在扭转工况下表现明显。RM2则在电池包中采用H型梁进行部分集成，其扭转刚度优于RM1，同时实现了更佳的减重效果。而采用完整H型梁集成的RM3，由于增加了连接电池包前后侧的横梁，在弯曲和扭转工况下展现出卓越的动态刚度。在Phase 1模型中，通过螺栓将电池包与侧梁连接的设计限制了其作为承重结构的性能。所有Phase 1模型中，RM3在提升刚度与减轻重量之间取得了最佳平衡，如图所示图 20.
在所有第二阶段模型中，取消摇臂并直接集成电池组显著优化了工艺流程，如图所示图 19与RM1类似，FIM1电池模块采用粘合剂集成，但相比之下展现出更高的刚度和更优的优化性能。移除侧梁结构使得电池包能作为更均衡的承重组件发挥作用。%% FIM3的质量分布与最优载荷路径使其在显著减重后仍能提升动态刚度。FIM2和FIM3在相近减重幅度下均实现无约束违规的优化收敛，但FIM3始终保持着远高于同类模型的刚度表现。这种直接集成方式可能引入可维护性方面的复杂性，从而对电池组的可制造性、成本效益及安全性产生不利影响。因此，需要开展进一步研究以全面考察这些关键因素。
在轻量化设计方面，尺寸优化结果表明RM3在第一阶段表现最佳，而FIM3在第二阶段更为突出，如图图12, 图13RM3与FIM3分别保持了39.96%和62.45%的弯曲频率，其扭转频率较基础模型分别提高12.64%和30.14%。总体而言，FIM3模型显著提升了刚性与质量效率。综上所述，数据表明FIM3模型通过实现比基础模型减重74公斤、比集成模型减重87公斤，展现出增强的刚性与质量效率。表7对于未来将发挥重要作用的结构电池电动汽车设计而言，第二阶段模型比第一阶段更具优势。如图 20所示，这些模型提供了更优的刚度-重量比，为设计轻量化高性能车辆结构创造了更多可能性。总体而言，在优化设计方案中，RM3和FIM3是帕累托前沿上仅有的两种设计，因此从重量与选定频率的综合考量来看是最佳解决方案。
为提高结果的可靠性，图 21本文对比呈现了原始设备制造商（OEM）详细模型、第一阶段最优集成模型（RM3）与第二阶段模型（FIM3）的全局弯曲与扭转模态振型。结果表明，尽管通过优化实现了显著减重，RM3和FIM3的全局模态仍与OEM模型高度吻合。值得注意的是，FIM3在保持NVH代表性全局模态的同时，实现了最高的刚度重量比效率。这证实所提出的模拟框架在OEM级动力学基准下的预测性能具有稳健性。4. 未来工作
本研究为理解电池模块与电动汽车结构的集成提供了关键信息。然而，未来研究的多种可能性可进一步提升新一代电动汽车模型的设计与性能。为优化电池集成工艺，需重点探索以下领域：
Other Integration and Optimization Techniques
其他优化技术，如离散尺寸优化、形状优化、拓扑优化及类似方法，也应被纳入考量以完善电池集成工艺。当前研究中采用H型梁进行集成，其数量与连接方式均为随机选定，但仍需系统性地探索电池集成的强化策略。通过优化这些附加结构或加强件的布局与连接方式，可显著提升整体结构性能。
Evaluation of the Reinforcements
后续研究需评估不同强化方法的有效性，包括各类梁结构与几何形态的对比研究，并探索替代性连接方案。由此获得的优化集成方案将有助于改善重量分布与动态性能。
Evaluation of Different Cell Configurations and Modularization
未来研究应探索多性向电池构型与模块架构的多尺度NVH建模，运用均质化子模型技术与灵敏度分析方法，评估串并联布局与壳体设计对整体及局部模态行为的综合影响。
Dent Resistance Analysis
在尺寸优化过程中降低了电池包底板的厚度；因此，需根据汽车行业标准引入准静态抗凹陷分析（例如SAE J2575_201504压痕测试或等效有限元分析）。在实际工况下，此举将确保优化后的设计满足所有耐久性要求。
Conducting Further Sensitivity Analyses
未来研究必须纳入敏感性分析，以全面考察材料特性、粘合剂参数和螺栓连接变量对NVH性能及结构优化结果的潜在影响。此项研究对推动该领域重大进展与技术创新具有关键意义。
Using Complex Loading Scenarios
未来研究应纳入耐撞性分析，并探究多种复杂读档工况，以更深入理解电动汽车一体化结构中结构刚度、安全性与NVH性能之间的关联性。
Exploration of Alternative Materials
在保持或提升结构性能的前提下，可通过研究采用具有高比强度的轻质材料或复合结构替代标准钢材，实现进一步的减重目标。
Durability and Fatigue Analysis
针对集成电池结构的疲劳与耐久性研究对于确保电动汽车(EVs)具备更长使用寿命和更高可靠性至关重要。此类研究必须综合考虑电池组热效应、振动诱发磨损以及耐腐蚀性等多重因素。
Manufacturability, Cost Implications, and Safety Trade-offs
未来的研究必须全面评估所提出集成策略的可制造性、成本影响与安全性权衡。这需要将模拟模型扩展到包含制造约束条件和碰撞安全性要求，以符合电动汽车产业开发标准。
总之，这些未来研究方向将优化集成流程，并为开发更安全、更轻量化和更高效率的电动汽车作出贡献。5. 结论
本研究对电池集成所涉及的权衡及其对电动汽车结构动力学与NVH特性的影响进行了全面考察。通过追踪电池组与车身结构整合的各个阶段并实施相应优化，该研究系统探讨了重量、刚度和动态行为之间的相互制约关系。集成初期阶段模态频率的显著提升表明结构刚性增强，且整体振型呈现更全局化特征。完成集成后，尺寸优化被证明是一种有效的策略，因其能在确保车辆结构完整性的前提下显著降低重量。本研究的核心发现如下：
In Phase 1 models, rockers and bolted connections constrained the battery pack's role as a load-bearing structure, limiting stiffness improvements and preventing more substantial size optimization.
RM3, including complete H-beam integration, demonstrated the most significant enhancements in stiffness during Phase 1; however, the rocker presence caused inefficiencies in load path continuity.
The Phase 1 models provide simple structural solutions while offering low stiffness-to-weight efficiency and inefficient load distribution compared to Phase 2. However, Phase 1 models are still better than BM in terms of high stiffness and superior NVH characteristics.
The removal of rockers during Phase 2 and the direct attachment of the battery pack to the vehicle's frame provided a more continuous load path and increased rigidity.
Because the rocker's assembly has been removed, we can now redistribute the comparable mass in the side members of the battery pack. This is accomplished by filling the side members with shell plates that are both horizontal and vertical and serve as reinforcement. This mass redistribution resulted in an increase in the torsional rigidity of the structure of the battery pack.
FIM3, with complete H-beam integration, achieved a superior stiffness-to-weight ratio, resulting in enhanced load transfer efficiency and material optimization.
Phase 2 models, particularly FIM3, demonstrated considerable increases in bending and torsional stiffness, as well as improved NVH characteristics by minimizing vibrational sources caused by structural discontinuities due to bolted connections.
Although all stages involved size optimization, Phase 2 demonstrated a better balance between weight reduction and stiffness enhancements specifically FIM3, leading to better dynamic performance.
In the EV applications where NVH and stiffness balance are required, the structural integration approach implemented in Phase 2 provides a more efficient and sustainable path for future designs.
本研究为理解将电池组集成至电动汽车结构的复杂性提供了基础认知。研究表明，尽管电池集成能显著提升车辆结构刚度，但仍需通过适当工程方案应对相关挑战。结果表明，电动车结构部件可在不损害NVH性能的前提下实现减重优化。该研究成果对未来电动车设计具有重要价值，尤其有助于提升车辆结构平衡性。然而，这仅是一项初步研究，仍需开展进一步探索。汽车产业通过采用先进优化方法并精细管控集成流程，可在满足性能与环境目标的同时，持续提升电动车的能效表现。
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