[發明專利]電池材料混摻比例仿真優化設計方法、系統、設備及介質

在審

• 申請號: 202211258890.7
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115579085A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 李俊超;周睿;邱志軍;徐中領;張耀
• 申請（專利權）人: 欣旺達電動汽車電池有限公司
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06F30/27
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉美麗

1.一種電池材料混摻比例仿真優化設計方法，其特征在于，包括：

獲取待優化材料的實驗數據，其中，實驗數據包括待優化材料的真密度、粒度分布和壓實密度；

建立待優化材料顆粒的初始離散元模型；

采用粒子群優化算法優化離散元模型參數；

基于優化的離散元模型參數生成不同混摻比例的離散元模型并計算其壓實密度，獲得待優化材料的最優混摻比例。

2.根據權利要求1所述的電池材料混摻比例仿真優化設計方法，其特征在于，建立待優化材料顆粒的初始離散元模型，包括：

計算設定混摻比下，待優化材料中每種材料相應粒徑下的占比；

創建仿真空間，在仿真空間內按照設定混摻比隨機生成N個顆粒；

判斷當前仿真空間內每個顆粒是否不重疊，若有顆粒重疊則增大仿真空間大小；

判斷當前仿真空間整體密度是否小于設定值，若不滿足，則增大仿真空間大小；

重復上述判斷直至滿足條件，生成描述待優化材料的顆粒初始離散元模型。

3.根據權利要求1所述的電池材料混摻比例仿真優化設計方法，其特征在于，離散元模型參數包括同種材料顆粒之間的接觸參數和不同種材料顆粒之間的接觸參數，其中，同種材料顆粒之間的接觸參數包括摩擦系數、恢復系數、內聚能密度、楊氏模量和泊松比；不同種材料顆粒之間的接觸參數包括不同材料的摩擦系數、恢復系數及內聚能密度。

4.根據權利要求3所述的電池材料混摻比例仿真優化設計方法，其特征在于，不同種材料顆粒之間的接觸參數采用粒子群優化算法獲得，包括：

設定待優化的離散元模型參數搜索范圍；

初始化S個粒子；

使用線性歸一化，將待優化的離散元模型參數映射到[0，1]之間，即顆粒的位置對應接觸力參數；

計算每個粒子的適應度值cost_fit；

比較每個粒子當前的適應度和歷史適應度，若無歷史適應度或當前適應度比歷史值低，則將該粒子的歷史適應度更新為當前適應度；

比較粒子群中每個粒子的最小值和群體歷史最小值，若無群體歷史或當前代適應度更低，則更新群體歷史最佳為當前群體最佳；

更新每個粒子的速度與位置，若粒子位置超出0～1范圍，則將粒子位置設為0或1；

檢查此時最優參數是否已經滿足誤差標準，若滿足則取該參數；若不滿足則繼續，更新軌跡直至滿足為止。

5.根據權利要求4所述的電池材料混摻比例仿真優化設計方法，其特征在于，計算每個粒子的適應度值cost_fit，包括：

將粒子的位置反歸一化為相應的接觸參數；

使用該接觸參數進行離散元計算，離散元模型的粒度與實驗值保持一致；

根據實驗數據上的壓強，在獲得的壓密曲線上取相應的密度值ρ_sim；

粒子的適應度值cost_fit即為計算值ρ_sim與實驗值ρ_exp的均方根誤差：

其中，n為代數。

6.根據權利要求1所述的電池材料混摻比例仿真優化設計方法，其特征在于，基于優化的離散元模型參數生成不同混摻比例的離散元模型并計算其壓實密度，獲得待優化材料的最優混摻比例，包括：

基于平板移動，使用GH與SJKR接觸力模型描述顆粒間相互作用，計算待優化材料的壓實密度曲線；

基于壓實密度曲線獲得滿足條件的最優混摻比例。