[發明專利]一種用于軟連接圓柱電芯電池模組的有限元建模方法

有效

• 申請號: 202010883515.6
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112149325B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 左曙光;殷斌;吳旭東;李祎明;王杰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F18/241;G06N3/126
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種用于軟連接圓柱電芯電池模組的有限元建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、使用包含質量和轉動慣量信息的質量單元來表示電芯，使用節點來表示電芯間連接裝置；

S2、使用包含六向剛度的襯套連接質量單元與節點，以等效電芯與連接裝置之間的連接；

使用包含六向剛度的襯套連接對應于各連接裝置的不同節點，以等效連接裝置自身的結構剛度信息；

使用剛性單元連接對應于連接裝置的節點和與該節點距離最近的端板有限元模型中的節點，以等效電池模組與其端部結構的連接；

以此構建得到電池模組等效模型；

S3、對不同尺寸規格的電池模組進行模態試驗，以提取出結構的振型和固有頻率；

S4、根據結構的振型和固有頻率，對電池模組等效模型中使用的襯套的剛度進行參數識別，得到優化襯套剛度參數；

S5、將優化襯套剛度參數賦予電池模組等效模型，并結合現有的電池包殼體有限元模型，將兩者進行接觸連接，得到電池包裝配體有限元模型；

所述步驟S4具體包括以下步驟：

針對某一尺寸的電池模組等效模型中襯套剛度參數的識別，其具體過程為：

S41、對電池模組等效模型中的襯套剛度參數進行初步處理，以篩選出待識別的襯套剛度參數；

S42、基于待識別的襯套剛度參數，采用響應曲面法，得到各振型對應頻率的代理模型；

S43、采用遺傳算法，通過構建目標函數，以獲得使目標函數取值最小的各襯套剛度參數；

S44、將步驟S43獲得的各襯套剛度參數賦予電池模組等效模型，仿真計算得到各振型對應的頻率，并與各振型的固有頻率進行比較，若二者差值在預設范圍內，則執行步驟S45，否則對各襯套剛度參數進行對應調整，之后將調整后的各襯套剛度參數再次賦予電池模組等效模型進行仿真計算，直至仿真計算得到的各振型對應頻率與固有頻率之間的差值在預設范圍內，之后執行步驟S45；

S45、以當前得到的各襯套剛度參數作為優化襯套剛度參數；

針對不同尺寸電池模組等效模型，若不同尺寸電池模組使用相同的襯套剛度參數無法與模態試驗準確匹配，則可采用步驟S41～步驟S45的方法，通過不同尺寸電池模組獲得的襯套剛度參數獲取襯套剛度參數隨電池模組尺寸參數變化的規律，以此拓展電池模組等效模型的普適性；

所述步驟S41具體包括以下步驟：

S411、通過對細節零件的有限元仿真和經驗取值，得到電池模組等效模型中襯套剛度參數的初值，并保證各階模態順序與模態試驗一致；

S412、對各襯套剛度參數進行靈敏度分析，以篩選出對電池模組等效模型動力學特性有影響的襯套剛度參數，即為待識別襯套剛度參數：V₁,V₂,V₃...V_n。

2.根據權利要求1所述的一種用于軟連接圓柱電芯電池模組的有限元建模方法，其特征在于，所述步驟S1質量單元中的質量具體是通過稱量電芯獲得。

3.根據權利要求1所述的一種用于軟連接圓柱電芯電池模組的有限元建模方法，其特征在于，所述步驟S1質量單元中的轉動慣量具體是將電芯假設為一個質量均勻分布的結構后通過計算獲得。

4.根據權利要求1所述的一種用于軟連接圓柱電芯電池模組的有限元建模方法，其特征在于，所述步驟S2中襯套根據邊界條件的不同，包括端部襯套、內層襯套、外圈襯套、拐角襯套和內圈襯套。

5.根據權利要求1所述的一種用于軟連接圓柱電芯電池模組的有限元建模方法，其特征在于，所述步驟S411具體通過以下過程得到電池模組等效模型中襯套剛度參數的初值：

根據結構特征，對襯套剛度參數進行初步取值；

根據結構特征，對襯套剛度參數進行對稱簡化。