本發(fā)明涉及汽車電池，具體地涉及一種電池包均質(zhì)化仿真建模方法。

背景技術(shù)：

1、電動(dòng)汽車迅速發(fā)展，但同時(shí)也具有很多安全問題。電動(dòng)汽車碰撞事故中，電池在機(jī)械載荷作用下可能會(huì)引起電池?fù)p壞，導(dǎo)致電池?zé)崾Э兀虼嗽诋a(chǎn)品上市前需要對電池包的安全性能進(jìn)行仿真模擬，以驗(yàn)證電池包承受荷載的能力。現(xiàn)有的電池包模擬測試中，一般使用電池包精細(xì)化建模來計(jì)算驗(yàn)證電池包的安全性能，這種建模方式較為復(fù)雜，在進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)花費(fèi)的時(shí)間長，計(jì)算效率低。因此，為了提高電池包仿真計(jì)算的效率，需要對電池包模型進(jìn)行簡化，在能夠進(jìn)行電池包整體計(jì)算的同時(shí)提高電池包仿真計(jì)算的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種電池包均質(zhì)化仿真建模方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電池包使用精細(xì)化建模方法對電池包進(jìn)行模擬計(jì)算導(dǎo)致計(jì)算效率低下的問題，以提高電池包仿真計(jì)算的效率。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種電池包均質(zhì)化仿真建模方法，包括以下步驟：

4、s1、對電池包三維模型及所述電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型進(jìn)行前期處理，分別獲得電池包有限元模型、電池單體有限元模型和卷芯有限元模型；

5、s2、將電池單體和卷芯的平面壓縮試驗(yàn)結(jié)果、電池單體和卷芯的單軸準(zhǔn)動(dòng)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)結(jié)果分別與對應(yīng)的仿真結(jié)果進(jìn)行對標(biāo)；

6、s3、根據(jù)對標(biāo)結(jié)果反饋并優(yōu)化所述電池單體有限元模型和所述卷芯有限元模型，獲得最優(yōu)電池單體有限元模型和最優(yōu)卷芯有限元模型；

7、s4、將最優(yōu)電池單體有限元模型和最優(yōu)卷芯有限元模型導(dǎo)入電池包有限元模型，以形成電池包簡化模型；

8、s5、將電池包安全測試的試驗(yàn)結(jié)果與所述電池包簡化模型的安全測試仿真結(jié)果進(jìn)行對標(biāo)；

9、s6、根據(jù)對標(biāo)結(jié)果反饋并優(yōu)化所述電池包簡化模型，獲得最優(yōu)電池包簡化模型。

10、根據(jù)上述技術(shù)手段，建立電池包有限元模型及所述電池包三維模型內(nèi)部的電池單體有限元模型和卷芯有限元模型，將電池單體有限元模型和卷芯有限元模型的平面壓縮仿真結(jié)果與電池單體和卷芯的平面壓縮試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對標(biāo)和優(yōu)化，能夠使電池單體有限元模型和卷芯有限元模型的力學(xué)性能仿真精度更高；后將最優(yōu)的電池單體有限元模型和卷芯有限元模型導(dǎo)入電池包仿真模型建立電池包簡化模型，并通過電池包安全測試試驗(yàn)進(jìn)行電池包簡化模型的對標(biāo)與優(yōu)化，使電池包簡化模型的安全測試仿真計(jì)算結(jié)果與電池包安全測試的試驗(yàn)結(jié)果重合度高，且能夠較優(yōu)地反映電池包的力學(xué)性能，同時(shí)大大降低了模型的復(fù)雜度，縮短了電池包簡化模型的仿真計(jì)算時(shí)間，提高了仿真計(jì)算的效率，進(jìn)一步提升了電池包研發(fā)的效率。

11、進(jìn)一步地，所述前期處理具體包括以下子步驟：

12、s11、電池包三維模型及所述電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型進(jìn)行輪廓清理處理；

13、s12、清理完成后的電池包三維模型及所述電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型進(jìn)行輪廓優(yōu)化處理；

14、s13、對電池包三維模型及所述電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，以獲得電池包有限元模型、電池單體有限元模型和卷芯有限元模型。

15、根據(jù)上述技術(shù)手段，進(jìn)行網(wǎng)格劃分以將電池包三維模型及電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型細(xì)分為多個(gè)小單元，使得仿真分析能夠在更精細(xì)的尺度上進(jìn)行，以接近真實(shí)地反映仿真計(jì)算結(jié)果。

16、進(jìn)一步地，所述輪廓清理處理具體包括以下步驟：刪除電池包三維模型及所述電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型中的復(fù)雜局部結(jié)構(gòu)。

17、根據(jù)上述技術(shù)手段，去除對整體計(jì)算結(jié)果影響較小的冗余部分和不必要的細(xì)節(jié)，能夠使電池包三維模型及電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型的輪廓更加平滑、規(guī)則。

18、進(jìn)一步地，所述輪廓優(yōu)化處理具體包括以下步驟：刪除電池包三維模型及所述電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型中的重復(fù)對稱的部件；對軸對稱和/或鏡像對稱的部件進(jìn)行軸對稱和/或鏡像對稱處理，以獲得完整形狀。

19、根據(jù)上述技術(shù)手段，刪除重復(fù)對稱的部件降低了電池包三維模型及所述電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型的數(shù)據(jù)量，使電池包三維模型及電池包三維模型內(nèi)部的電池單體三維模型和卷芯三維模型更加簡潔明了，便于進(jìn)行網(wǎng)格劃分；同時(shí)將對稱部件進(jìn)行對稱處理，減少了因手工繪制或修改而可能產(chǎn)生的誤差，提高整體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。

20、進(jìn)一步地，所述平面壓縮試驗(yàn)結(jié)果通過以下步驟獲得：

21、電池?cái)D壓試驗(yàn)機(jī)對電池單體和卷芯進(jìn)行軸向和徑向壓縮試驗(yàn)，以分別獲取平面壓縮試驗(yàn)條件下電池單體的力-位移曲線和卷芯的力-位移曲線。

22、進(jìn)一步地，所述單軸準(zhǔn)動(dòng)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)結(jié)果通過以下步驟獲得：

23、高速拉伸試驗(yàn)機(jī)對電池單體和卷芯的材料切片進(jìn)行軸向和徑向的單軸準(zhǔn)動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)，以分別獲得單軸準(zhǔn)動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)條件下電池單體材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和卷芯材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；材料萬能試驗(yàn)機(jī)對電池單體和卷芯的材料切片進(jìn)行軸向和徑向的單軸準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)，以分別獲得單軸準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)條件下電池單體材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和卷芯材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

24、根據(jù)上述技術(shù)手段，獲得電池單體和卷芯在平面壓縮試驗(yàn)和單軸準(zhǔn)動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)條件下的力-位移曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線，對所述力-位移曲線和所述應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，能夠進(jìn)一步獲得電池單體材料和卷芯材料的力學(xué)性能參數(shù)，以對所述電池單體有限元模型和所述卷芯有限元模型在平面壓縮試驗(yàn)和單軸準(zhǔn)動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)條件下的仿真結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定，以及對所述電池單體有限元模型和所述卷芯有限元模型的材料參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化優(yōu)化。

25、進(jìn)一步地，所述s3步驟包括以下子步驟：

26、s31、所述電池單體有限元模型、所述卷芯有限元模型的對標(biāo)結(jié)果反饋至仿真軟件的優(yōu)化單元；

27、s32、所述優(yōu)化單元根據(jù)反饋結(jié)果調(diào)整電池單體有限元模型、卷芯有限元模型的材料參數(shù)，以分別獲取最優(yōu)電池單體有限元模型、最優(yōu)卷芯有限元模型。

28、根據(jù)上述技術(shù)手段，所述優(yōu)化單元對電池單體有限元模型、卷芯有限元模型的材料參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠使電池單體有限元模型和卷芯有限元模型的仿真計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果。

29、進(jìn)一步地，所述電池包簡化模型通過以下步驟建立：

30、將最優(yōu)電池單體有限元模型和最優(yōu)卷芯有限元模型導(dǎo)入電池包有限元模型中，所述最優(yōu)電池單體有限元模型和所述最優(yōu)卷芯有限元模型簡化為一個(gè)采用四邊形實(shí)體單元網(wǎng)格進(jìn)行劃分的等效塊體模型，以形成電池包簡化模型。

31、根據(jù)上述技術(shù)手段，將電池單體有限元模型和卷芯有限元模型簡化為一個(gè)等效塊體模型，減少了電池包簡化模型的單元數(shù)量，縮短電池包簡化模型的仿真計(jì)算時(shí)間，提高了仿真計(jì)算效率。

32、進(jìn)一步地，所述s6步驟包括以下子步驟：

33、s61、所述電池包簡化模型的對標(biāo)結(jié)果反饋至仿真軟件的優(yōu)化單元；

34、s62、所述優(yōu)化單元根據(jù)反饋結(jié)果調(diào)整電池包簡化模型的材料參數(shù)，以獲取最優(yōu)電池包簡化模型。

35、根據(jù)上述技術(shù)手段，優(yōu)化單元對電池包簡化模型的材料參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使電池包簡化模型的仿真計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果。

36、進(jìn)一步地，還包括以下步驟：

37、s7、將所述最優(yōu)電池包簡化模型導(dǎo)入整車有限元模型中，將所述最優(yōu)電池包簡化模型簡化為一個(gè)采用四邊形殼單元網(wǎng)格劃分的電池包替代模型，以形成整車簡化模型。

38、根據(jù)上述技術(shù)手段，在整車測試中將電池包簡化模型簡化為一個(gè)電池包替代模型，電池包替代模型的輪廓尺寸與電池包簡化模型的輪廓尺寸一致，且僅采用殼單元網(wǎng)格劃分進(jìn)行仿真建模以體現(xiàn)電池包的外形輪廓，并在電池包替代模型的幾何中心加入質(zhì)量點(diǎn)以模擬電池包的配重，減少了整車簡化模型的計(jì)算單元，縮短了整車簡化模型的仿真計(jì)算時(shí)間，提高了仿真計(jì)算的效率。

39、本發(fā)明的有益效果在于：

40、通過建立電池包有限元模型及電池包三維模型內(nèi)部的電池單體有限元模型和卷芯有限元模型，將電池單體有限元模型和卷芯有限元模型的平面壓縮仿真結(jié)果與電池單體和卷芯的平面壓縮試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對標(biāo)和優(yōu)化，能夠使電池單體有限元模型和卷芯有限元模型的力學(xué)性能仿真精度更高；后將最優(yōu)的電池單體有限元模型和卷芯有限元模型導(dǎo)入電池包仿真模型建立電池包簡化模型，并通過電池包安全測試試驗(yàn)進(jìn)行電池包簡化模型的對標(biāo)與優(yōu)化，使電池包簡化模型的安全測試仿真計(jì)算結(jié)果與電池包安全測試的試驗(yàn)結(jié)果重合度高，且能夠較優(yōu)地反映電池包的力學(xué)性能，同時(shí)大大降低了模型的復(fù)雜度，縮短了電池包簡化模型的仿真計(jì)算時(shí)間，提高了仿真計(jì)算的效率，進(jìn)一步提升了電池包研發(fā)的效率。