[發明專利]一種電芯建模方法

有效

• 申請號: 201910052324.2
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN111459902B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王艷龍;劉文峰;方偉峰;文娟·劉·麥蒂斯
• 申請（專利權）人: 微宏動力系統（湖州）有限公司
• 主分類號: G06F16/21
• 分類號: G06F16/21;G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種電芯建模方法，包括以下步驟：S1：測量電芯的三維尺寸；S2：采用第一壓頭沿厚度方向擠壓電芯，得到電芯的Fsubgt;1/subgt;?dsubgt;1/subgt;曲線；S3：計算電芯的等效σ?ε曲線；S4：根據等效σ?ε曲線選擇等效材料并將其參數賦予電芯模型，對所述電芯模型受第一壓頭模型擠壓時的仿真曲線Fsubgt;1/subgt;’?dsubgt;1/subgt;’曲線進行對標修正，建立電芯的等效剛度有限元模型；S5：采用第二壓頭沿厚度方向擠壓電芯，得到Fsubgt;2/subgt;?dsubgt;2/subgt;曲線；S6：在步驟S4的基礎上，將第一壓頭模型替換為第二壓頭模型進行仿真并對標修正，建立最終的電芯等效力學模型。根據本發明方法建立的電芯等效力學模型，能夠提高對電池包的仿真精度，利用仿真手段對電芯受力進行更加準確地評估，拓展了CAE技術對電池包安全的評估能力。

技術領域

本發明涉及一種電芯建模方法，特別涉及一種基于CAE技術的電芯等效力學模型的建模方法。

背景技術

電芯的結構較為復雜，其內部為多層薄膜層狀結構，薄膜的厚度為微米量級，而電芯的長度和寬度卻為分米量級，而且薄膜中的正極片、負極片和隔膜的力學性能各不相同。因此，電芯的結構具有跨尺度和包含多種材料的特點。為了便于工程計算，目前基于CAE技術對電池包的安全評價僅限于部分的重要零部件。在對電池包進行結構仿真時，一般將模組簡化成質點或者質量塊，缺乏比較準確的電芯參數輸入，直接忽略了電芯的載荷狀態。在擠壓工況中，仿真的評價指標認為代替模組的等效質點或質量塊沒有受到電池箱體的擠壓時判斷為安全；但實際上，在安全范圍內模組可以承載一定的載荷，允許發生一定的形變。

因此，目前基于CAE技術對電池包的仿真建模存在局部精度不足的問題，缺乏準確的電芯等效力學模型，在電池包受到擠壓等機械濫用工況時，仿真模型對模組和電芯的安全問題無法做出比較準確的可靠性評估。

發明內容

本發明提供了一種電芯等效力學模型的建模方法，包括以下步驟：

S1：測量電芯的三維尺寸，所述三維尺寸至少包括所述電芯的厚度H和垂直于厚度方向的C面面積S；

S2：采用第一壓頭沿厚度方向擠壓所述電芯(如圖3所示)，記錄擠壓過程中所述電芯在厚度方向上的壓縮變形量d₁和接觸載荷F₁隨時間的變化，得到所述電芯處于彈塑性階段時的F₁-d₁曲線；

S3：根據應力σ＝F₁/S和體應變ε＝d₁/H，得到所述電芯的等效σ-ε曲線；

S4：根據所述等效σ-ε曲線選擇等效材料并將其參數賦予電芯模型，對所述電芯模型受第一壓頭模型擠壓時的仿真曲線F₁’-d₁’曲線以F₁-d₁曲線為標準進行對標修正，以建立電芯的等效剛度有限元模型；

S5：采用第二壓頭沿厚度方向擠壓所述電芯(如圖4所示)，記錄擠壓過程中所述電芯在厚度方向上的壓縮變形量d₂和接觸載荷F₂隨時間的變化，得到所述電芯包括失效時刻的載荷峰值F_max的F₂-d₂曲線；