基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法技术

本申请公开了一种基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法，包括以下步骤：1)建立电池模组连接结构的精确模型，并对精确模型进行轴向压缩和径向翻转偏移的仿真试验；2)建立等效模型，并对精确模型也进行同样的轴向压缩和径向翻转偏移的仿真试验；3)比较并联弹片在两种模型仿真试验的反作用力差值，并根据该差值大小调整等效模型中为串联弹片等效体施加的各向异性材料参数，直至并联弹片在两种模型仿真试验的反作用力差值减小至理想范围。采用本申请这种方法建立等效模型，可在后期的有限元仿真过程中减小仿真误差，大大提高电池连接结构及其整包的仿真效率。

【技术实现步骤摘要】
基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法
本申请涉及电池领域，具体涉及一种基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法。
技术介绍
近年来，随着国家的大力支持，新能源汽车行业快速发展。新能源电池包内部模组结构的可靠性也已成为现在广泛关注的热点，而内部模组连接结构的刚度特性及进行有限元仿真过程中的输入方式一直是行业内较为关注的热点之一。目前，利用圆柱电芯成组电池包较为复杂，尤其是两只电芯之间的连接结构是电池模组可靠性的最主要的部位。目前圆柱电芯主要是由八爪弹片(串联弹片)连接，给电芯施加预紧力，从而达到电芯及其整个模组固定的目的。在有限元仿真过程中，由于连接结构较为复杂，且零部件较多，所以在建模过程中无法将所有特征进行计算，故需要将连接部分进行相应结构的等效，从而保证计算的准确性并大大提高其计算效率，且从实验角度出发，无法准确及高效的试验出链接结构的特性参数，所以必须通过CAE模拟手段来进行模拟分析，以保证整个电池包有限元分析的准确性。传统的电池包CAE分析连接结构的处理方法是：为了减少计算时间并提高计算效率，工程师们往往将模组的质量利用质量点进行代替，利用这种方法的缺陷在于，无法准确将模组特性映射到电池箱体上，只是单独将质量进行了分布；还有一种方法是将模组进行了质量块的简化且仅仅只给质量块大概提供密度、弹性模量、泊松比参数，但模组是由电芯、夹具、八爪弹片等零部件组成的，简化后的材料参数必定为各向异性材料，所以仅仅用三个参数代替各向异性材料，计算误差势必会增大，不利于电池包的仿真计算。>
技术实现思路
本申请目的是：针对上述问题，提出一种基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法，以在后期的有限元仿真过程中可减小仿真误差，大大提高电池连接结构及其整包的仿真效率。本申请的技术方案是：一种基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法，包括以下步骤：1)建立电池模组连接结构的精确模型，所述精确模型包括：一左一右同轴布置且同为圆柱形结构的左电芯精确体和右电芯精确体、位于所述左电芯精确体和右电芯精确体之间的串联弹片精确体，为所述左电芯精确体、右电芯精确体和串联弹片精确体施加材料属性，设定左电芯精确体位置固定不动，计算出在右电芯精确体与左电芯精确体的轴线呈X度夹角状态下、右电芯精确体向左移动Y毫米时、串联弹片精确体的变形量以及串联弹片精确体对右电芯精确体施加的反作用力Ⅰ；2)建立与所述精确模型相对应的等效模型，所述等效模型包括：一左一右同轴布置且同为圆柱形结构的左电芯等效体和右电芯等效体、位于所述左电芯等效体和右电芯等效体之间的串联弹片等效体，为所述左串联弹片等效体施加各向异性材料参数，设定左电芯等效体位置固定不动，得出在右电芯等效体与左电芯等效体的轴线呈X度夹角状态下、右电芯等效体向左移动Y毫米时、串联弹片等效体的变形量以及串联弹片等效体对右电芯等效体施加的反作用力Ⅱ；3)比较所述反作用力Ⅰ和所述反作用力Ⅱ；若反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ的差值在理想范围之内，则等效模型建立完成；若反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ的差值在理想范围之外，则进行下述步骤4)；4)调整所述等效模型中为所述串联弹片等效体施加的各向异性材料参数，得出当右电芯等效体与左电芯等效体的轴线呈X度夹角状态下向左移动Y毫米时串联弹片等效体的变形量及串联弹片等效体对右电芯等效体施加的反作用力Ⅲ，比较所述反作用力Ⅰ和所述反作用力Ⅲ；若第一反作用力Ⅰ和第三反作用力Ⅲ的差值在理想范围之内，则等效模型建立完成；若第一反作用力Ⅰ和第三反作用力Ⅲ的差值在理想范围之外，则再次调整所述等效模型中为所述串联弹片等效体施加的各向异性材料参数，直至所建立的等效模型中、右电芯等效体与左电芯等效体的轴线呈X度夹角状态下向左移动Y毫米时串联弹片等效体的反作用力与所述反作用力Ⅰ的差值在理想范围内。本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：为所述串联弹片等效体施加的各向异性材料参数包括x方向的弹性模量Ex、y方向的弹性模量Ey、z方向的弹性模量Ez，yz平面的泊松比μyz、xy平面的泊松比μxy、zx平面的泊松比μzx，xy平面的剪切模量Gxy、yz平面的剪切模量Gyz、zx平面的剪切模量Gzx。在所述步骤1)中，所述精确模型还包括电池支架精确体。在所述步骤1)中，调整所述X和所述Y的值，而得出多个所述反作用力Ⅰ；在所述步骤2)中，得出与各个所述反作用力Ⅰ相对应的多个所述反作用力Ⅱ；在所述步骤3)中，分别比较各对反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ，直至各对反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ的差值均在理想范围内，则等效模型建立完成；否则，调整所述等效模型中为所述串联弹片等效体施加的各向异性材料参数，直至各对反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ的差值均在理想范围内。所述等效模型中的所述串联弹片等效体呈圆柱形结构。本申请的优点是：1.深入剖析电池模组连接结构的特性。2.简化模型，仿真效率大大提高。3.减小整包仿真误差。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中精确模型的立体示意图；图2为本申请实施例中精确模型的主视图；图3为图2的左视图；图4为本申请实施例中对精确模型进行仿真试验的示意图；图5为本申请实施例中等效模型的立体示意图；图6为本申请实施例中等效模型的主视图；图7为图6的左视图；其中：1-左电芯精确体，2-串联弹片精确体，3-右电芯精确体，4-电池支架精确体，5-并联网精确体，10-左电芯等效体，20-串联弹片等效体，30-右电芯等效体。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。这种基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)建立电池模组连接结构的精确模型，所述精确模型包括：一左一右同轴布置且同为圆柱形结构的左电芯精确体(1)和右电芯精确体(3)、位于所述左电芯精确体和右电芯精确体之间的串联弹片精确体(2)，为所述左电芯精确体(1)、右电芯精确体(3)和串联弹片精确体(2)施加材料属性，设定左电芯精确体(1)位置固定不动，计算出在右电芯精确体(3)与左电芯精确体(1)的轴线呈X度夹角状态下、右电芯精确体(3)向左移动Y毫米时、串联弹片精确体(2)的变形量以及串联弹片精确体(2)对右电芯精确体(3)施加的反作用力Ⅰ；/n2)建立与所述精确模型相对应的等效模型，所述等效模型包括：一左一右同轴布置且同为圆柱形结构的左电芯等效体(10)和右电芯等效体(30)、位于所述左电芯等效体和右电芯等效体之间的串联弹片等效体(20)，为所述左串联弹片等效体(20)施加各向异性材料参数，设定左电芯等效体(10)位置固定不动，得出在右电芯等效体(30)与左电芯等效体(10)的轴线呈X度夹角状态下、右电芯等效体(30)向左移动Y毫米时、串联弹片等效体(20)的变形量以及串联弹片等效体(20)对右电芯等效体(30)施加的反作用力Ⅱ；/n3)比较所述反作用力Ⅰ和所述反作用力Ⅱ；/n若反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ的差值在理想范围之内，则等效模型建立完成；/n若反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ的差值在理想范围之外，则进行下述步骤4)；/n4)调整所述等效模型中为所述串联弹片等效体(20)施加的各向异性材料参数，得出当右电芯等效体(30)与左电芯等效体(10)的轴线呈X度夹角状态下向左移动Y毫米时串联弹片等效体(20)的变形量及串联弹片等效体(20)对右电芯等效体(30)施加的反作用力Ⅲ，比较所述反作用力Ⅰ和所述反作用力Ⅲ；/n若第一反作用力Ⅰ和第三反作用力Ⅲ的差值在理想范围之内，则等效模型建立完成；/n若第一反作用力Ⅰ和第三反作用力Ⅲ的差值在理想范围之外，则再次调整所述等效模型中为所述串联弹片等效体(20)施加的各向异性材料参数，直至所建立的等效模型中、右电芯等效体(30)与左电芯等效体(10)的轴线呈X度夹角状态下向左移动Y毫米时串联弹片等效体(20)对右电芯等效体(30)施加的反作用力与所述反作用力Ⅰ的差值在理想范围内。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法，其特征在于包括以下步骤：
1)建立电池模组连接结构的精确模型，所述精确模型包括：一左一右同轴布置且同为圆柱形结构的左电芯精确体(1)和右电芯精确体(3)、位于所述左电芯精确体和右电芯精确体之间的串联弹片精确体(2)，为所述左电芯精确体(1)、右电芯精确体(3)和串联弹片精确体(2)施加材料属性，设定左电芯精确体(1)位置固定不动，计算出在右电芯精确体(3)与左电芯精确体(1)的轴线呈X度夹角状态下、右电芯精确体(3)向左移动Y毫米时、串联弹片精确体(2)的变形量以及串联弹片精确体(2)对右电芯精确体(3)施加的反作用力Ⅰ；
2)建立与所述精确模型相对应的等效模型，所述等效模型包括：一左一右同轴布置且同为圆柱形结构的左电芯等效体(10)和右电芯等效体(30)、位于所述左电芯等效体和右电芯等效体之间的串联弹片等效体(20)，为所述左串联弹片等效体(20)施加各向异性材料参数，设定左电芯等效体(10)位置固定不动，得出在右电芯等效体(30)与左电芯等效体(10)的轴线呈X度夹角状态下、右电芯等效体(30)向左移动Y毫米时、串联弹片等效体(20)的变形量以及串联弹片等效体(20)对右电芯等效体(30)施加的反作用力Ⅱ；
3)比较所述反作用力Ⅰ和所述反作用力Ⅱ；
若反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ的差值在理想范围之内，则等效模型建立完成；
若反作用力Ⅰ和反作用力Ⅱ的差值在理想范围之外，则进行下述步骤4)；
4)调整所述等效模型中为所述串联弹片等效体(20)施加的各向异性材料参数，得出当右电芯等效体(30)与左电芯等效体(10)的轴线呈X度夹角状态下向左移动Y毫米时串联弹片等效体(20)的变形量及串联弹片等效体(20)对右电芯等效体(30)施加的反作用力Ⅲ，比较所述反作用力Ⅰ和所述反作用力Ⅲ；
若第一反作用力Ⅰ和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：任慧中，杨加松，娄豫皖，顾江娜，许玉林，王爱淑，
申请(专利权)人：苏州安靠电源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32