动力电池液冷板结构强度的测试方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种动力电池液冷板结构强度的测试方法、装置及存储介质；包括对液冷板整体结构进行仿真；对局部位置考虑焊料溢出的子模型进行仿真；本发明专利技术考虑液冷板钎焊过程中的焊料溢出，对由于焊料溢出导致的结构特征进行测量，进而在几何模型中加入该结构特征；为充分考虑钎焊工艺对材料力学性能的影响，从完成钎焊的零件上进行取样，试验获得试样的力学性能数据，进而转化成仿真用的材料参数，作为仿真材料参数输入，提升仿真精度；引入壳单元整体模型驱动实体单元子模型技术，通过对比仿真结果和阈值要求，完成动力电池钎焊液冷板强度仿真评价，仿真精度高，评价效果好。评价效果好。评价效果好。

【技术实现步骤摘要】
动力电池液冷板结构强度的测试方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术属于动力电池
，涉及一种动力电池液冷板结构强度的测试方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]钎焊液冷板是新能源汽车动力电池常用的冷却结构形式，通常的布置形式是布置在电芯底部，并通过导热胶将电芯底面和液冷板上面进行连接，主要功能是对动力电池进行温度调节。液冷板的冷却功能是否正常直接影响车辆续航、电芯寿命，甚至电池安全。为保证冷却效果，需保证液冷板在整个生命周期不会发生强度耐久失效，而仿真方法是获得液冷板结构强度耐久性能的重要手段。
[0003]钎焊液冷板在仿真过程中面临三大难题：
①
对于液冷板这类薄板结构(厚度方向尺寸远小于长/宽)，在开展有限元仿真时通常使用壳单元进行模拟。当不考虑钎焊时焊料溢出的情况，两层板焊接边界会出现尖角结构，这类结构特征在有限元理论中属于奇异点，即随着网格细化，应力会逐渐变大，并且不收敛，无法获取准确的应力，导致仿真精度差；
②
实际在钎焊过程中会出现焊料溢出的情况，在两层被焊接板的焊接界面产生小的结构特征，该特征尺寸小，通常在0.2mm～0.3mm，该会导致壳单元无法使用。使用实体单元建模时，由于结构的复杂性，无法使用六面体建模，采用四面体建模时，由于需要保证焊料溢出位置结构特征有足够成熟的网格，导致有限元模型规模很大，求解效率低，甚至无法求解，给仿真工作很大的困难；
③
液冷板在钎焊过程中，材料力学性能会受到较大影响，如果使用原材料牌号对应力学性能参数进行仿真会导致仿真精度差。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的上述问题，提供了一种动力电池液冷板结构强度的测试方法、装置及存储介质。
[0005]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：
[0007]一种动力电池液冷板结构强度的测试方法，包括：
[0008](一)对动力电池液冷板整体结构强度进行仿真分析评价；
[0009](二)对局部位置考虑焊料溢出的子模型结构强度进行仿真分析评价。
[0010]进一步地，所述的对动力电池液冷板整体结构强度进行仿真分析评价，包括：
[0011](1)建立液冷板全局网格模型；
[0012](2)对全局网格模型进行装配，在液冷板上板和下板钎焊区域采用绑定连接，来模拟钎焊；
[0013](3)定义全局网格模型材料参数；
[0014](4)对全局网格模型施加载荷边界条件；
[0015](5)对全局模型静力学求解：
[0016]①
求解有限元模型，通过加载载荷步获得应力、应变及位移分布；
[0017]②
通过卸载载荷步获得结构残余变形；
[0018](6)全局模型结构强度评价：
[0019]①
对于非钎焊区域，直接基于全局模型仿真结果进行评价：对比应力分析结果是否超过材料屈服强度，如应力超过屈服强度，则结构局部进入塑性，整体则可能出现不可回弹的变形；对比塑性应变分析结果是否超过材料延伸率，如超过延伸率，则结构存在强度失效的风险；对比残余变形和结构容许变形，判断是否满足要求；
[0020]②
对于钎焊区域，为充分考虑焊料溢出对结构强度影响，需建立考虑焊料溢出的详细几何模型，并结合子模型仿真技术开展分析。
[0021]进一步地，所述对局部位置考虑焊料溢出的子模型结构强度进行仿真分析评价，包括：
[0022](1)考虑焊料溢出的情况下，建立动力电池液冷板全局网格模型；
[0023](2)确定子模型区域；
[0024](3)建立子模型网格模型；
[0025](4)定义材料参数：将材料真实应力和应变数据赋予子模型网格模型；
[0026](5)子模型驱动边界定义：以整体模型位于子模型边界处的结构位移作为载荷驱动边界；
[0027](6)子模型静力学求解；
[0028](7)子模型结构强度评价：仿真模型并开展结构强度仿真分析评价。
[0029]进一步地，所述液冷板全局网格模型，具体包括：
[0030]在不考虑焊料溢出的情况下，对带有流道腔的液冷板下板进行网格划分：在流道腔区域，采用1mm～2mm尺寸进行网格划分；对于其他位置，采用2mm～6mm尺寸进行网格划分；
[0031]通过映射，将液冷板下板网格投影至液冷板上板，得到液冷板上板网格，此时液冷板上板和下板在非流道区域节点基本对应。
[0032]进一步地，所述定义全局网格模型材料参数，包括：
[0033]①
测试获得原材料牌号材料名义应力应变数据曲线；
[0034]②
考虑焊接工艺对材料性能的影响，从钎焊工艺的零件上进行取样，制成力学性能测试试样，并通过拉伸试验获得材料名义应力应变数据；
[0035]③
通过公式(1)、公式(2)、公式(3)将材料的名义应力应变转化为真实应力和真实应变；
[0036]ε
true
＝ln(1+ε
nom
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0037]σ
true
＝σ
nom
(1+ε
nom
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0038][0039]式中：ε
nom
表示名义应变；
[0040]ε
true
表示真实应变；
[0041]σ
nom
表示名义应力；
[0042]σ
true
表示真实应力；
[0043]ε
el
表示弹性应变；
[0044]ε
pl
表示塑性应变；
[0045]E表示材料的弹性模量。
[0046]进一步地，所述对全局网格模型施加载荷边界条件，具体包括：
[0047]①
将液冷板和电池箱体的连接点局部网格节点1～3方向自由度进行约束；
[0048]②
加载载荷步中，在液冷板流道腔区域定义均布压力，模拟内部气体压力；
[0049]③
考察液冷板残余变形，通过定义卸载载荷实现。
[0050]进一步地，所述的考虑焊料溢出的情况下，建立动力电池液冷板全局网格模型；具体包括：
[0051]①<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池液冷板结构强度的测试方法，其特征在于，包括：(一)对动力电池液冷板整体结构强度进行仿真分析评价；(二)对局部位置考虑焊料溢出的子模型结构强度进行仿真分析评价。2.根据权利要求1所述的一种动力电池液冷板结构强度的测试方法，其特征在于：所述的对动力电池液冷板整体结构强度进行仿真分析评价，包括：(1)建立液冷板全局网格模型；(2)对全局网格模型进行装配，在液冷板上板和下板钎焊区域采用绑定连接，来模拟钎焊；(3)定义全局网格模型材料参数；(4)对全局网格模型施加载荷边界条件；(5)对全局模型静力学求解：
①
求解有限元模型，通过加载载荷步获得应力、应变及位移分布；
②
通过卸载载荷步获得结构残余变形；(6)全局模型结构强度评价：
①
对于非钎焊区域，直接基于全局模型仿真结果进行评价：对比应力分析结果是否超过材料屈服强度，如应力超过屈服强度，则结构局部进入塑性，整体则可能出现不可回弹的变形；对比塑性应变分析结果是否超过材料延伸率，如超过延伸率，则结构存在强度失效的风险；对比残余变形和结构容许变形，判断是否满足要求；
②
对于钎焊区域，建立考虑焊料溢出的详细几何模型，并结合子模型仿真技术开展分析。3.根据权利要求1所述的一种动力电池液冷板结构强度的测试方法，其特征在于：所述对局部位置考虑焊料溢出的子模型结构强度进行仿真分析评价，包括：(1)考虑焊料溢出的情况下，建立动力电池液冷板全局网格模型；(2)确定子模型区域；(3)建立子模型网格模型；(4)定义材料参数：将材料真实应力和应变数据赋予子模型网格模型；(5)子模型驱动边界定义：以整体模型位于子模型边界处的结构位移作为载荷驱动边界；(6)子模型静力学求解；(7)子模型结构强度评价：仿真模型并开展结构强度仿真分析评价。4.根据权利要求2所述的一种动力电池液冷板结构强度的测试方法，其特征在于：所述液冷板全局网格模型，具体包括：在不考虑焊料溢出的情况下，对带有流道腔的液冷板下板进行网格划分：在流道腔区域，采用1mm～2mm尺寸进行网格划分；对于其他位置，采用2mm～6mm尺寸进行网格划分；通过映射，将液冷板下板网格投影至液冷板上板，得到液冷板上板网格，此时液冷板上板和下板在非流道区域节点基本对应。5.根据权利要求2所述的一种动力电池液冷板结构强度的测试方法，其特征在于：所述定义全局网格模型材料参数，包括：
①
测试获得原材料牌号材料名义应力应变数据曲线；
②
考虑焊接工艺对材料性能的影响，从钎焊工艺的零件上进行取样，制成力学性能测试试样，并通过拉伸试验获得材料名义应力应变数据；
③
通过公式(1)、公式(2)、公式(3)将材料的名义应力应变转化为真实应力和真实应变；ε
true
＝ln(1+ε
nom
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)σ
true
＝σ
nom
(1+ε
nom
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：ε
nom
表示名义应变；ε
true
表示真实应变；σ
nom
表示名义应力；σ
true
表示真实应力；ε
el
表示弹性应变；ε
pl...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡存朋，周晓昱，武斌，张醒国，朱学武，沈宇航，刘洋，王宏飞，白晓松，曹征栋，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：