【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池机械结构设计，特别是涉及一种电池紧固件设计方法、装置、电子设备和存储介质。
技术介绍
1、随着全球气候变化，极端气候灾害频发，减碳减排是当前全球人类共同面临的挑战，发展绿色清洁能源是保护我们共同家园的唯一途径。为了减少燃煤型火电的排放，全球电化学储能得到广泛应用，让风电、光电等绿色能源有了存储之地，从而进一步得到人们的利用。为了减少燃油的排放，新能源汽车的迅猛发展，逐渐减少传统燃油车的使用，让清洁能源得到大力发展。
2、在电化学储能和新能源汽车领域，都离不开锂离子电池的应用，要将成百上千甚至上万的锂离子电池组装成车用或储能用的电池系统，需要大量的结构设计，以保证使用过程中保证电池系统的正常结构支撑。但是锂电池其固有特性中有一个重要参数是膨胀力，膨胀力会随着锂电池的充放过程soc的状态变化而变化，会随着循环次数的增加而增长，膨胀力的变化与增长会影响机械结构设计强度，当膨胀力超过结构件的承载应力极限的时候，会出现结构件开裂，从而影响电池系统的使用安全。因此，对电池膨胀力的评估，是结构设计的重要参数输入。
3、锂电池的膨胀力变化受到多方面的影响，使其既具有周期性又具有增长性。其中，受锂电池充放电过程中锂离子的嵌入与脱出影响，使膨胀力呈现出随充放电过程变化的周期性变化。另外，受锂电池阳极sei膜增长等因素影响，是膨胀力变化趋势呈现出增长性变化。
4、当前，行业内考虑电芯膨胀力的结构设计思路的步骤流程如下：(1)启动设计；(2)电芯膨胀力测试；(3)获得最大膨胀力；(4)计算结构设计
5、上述步骤流程中，将电芯循环膨胀力测试的结果作为结构设计的膨胀力输入(或应用膨胀力测试经验值)作为结构设计输入。循环膨胀力测试的具体操作方法是，在对电芯做容量寿命循环测试的同时，记录每个充放电循环过程中的电芯膨胀力，在完成目标容量循环数之后，结束电芯的循环膨胀力测试。如图1所示，是一颗电芯的循环膨胀力测试数据，记录了这颗电芯随着容量循环测试变化而变化的循环膨胀力数据。
6、从图1中可以看到，电芯起始有一个预紧力，随后电芯的膨胀力随着循环次数的增多而变化，整体展现出周期性变化和增大趋势。行业内把电芯从0％soc充电至100％soc，再从100％soc放电至0％soc的充放过程，定义为一次充放循环，俗称循环，在此过程中的放电容量称为循环容量，重复这样一个充放测试过程称为容量循环测试。电芯的膨胀力是跟随soc变换而变化的，在每个容量循环测试过程中都会出现一个最大膨胀力和最小膨胀力。最大膨胀力理论值在100％soc时出现，实际测试值在100％soc附近，最小膨胀力理论值在0％soc时出现，实际测试值在0％soc附近。当前行业内只取用了每一次容量循环中的最大膨胀力，作为结构强度设计的输入依据，。获取最大膨胀力的传统的方法，是在电芯每一次循环测试中soc为100％时，人工寻找最大膨胀力值。
7、在得到电芯最大膨胀力曲线之后，做电池系统机械结构强度设计时，根据目标循环数下的最大膨胀力为依据，设计机械结构件的最小承载力，如图3所示。比如设计目标是满足电芯循环2000次没有结构风险，那么线1以下为电芯最大膨胀力增长区域，在线1基础上增加一定的安全余量，达到线2的应力值，那么线2是机械结构需要保证的最小承载力。最大膨胀力以下区域为结构强度危险区域，最小承载力以上区域为结构强度安全区域，两者之间为安全余量区。在做机械结构强度设计的时候，机械件的承载力应在线2以上区域，危险区域和余量区均为结构强度设计风险区域。
8、在机械结构设计之后，需要对结构设计强度进行校核，检验结构件是否满足结构设计承载力要求，行业常用的结构设计验证测试手段是用一个拉力或者压力试验机，对结构件持续加载拉力或者加力，看结构件发生断裂的极限应力是否落在安全区域范围内，若是则结构强度设计通过，若不是则返回重新做机械结构设计，直至结构强度设计验证通过。
9、以上的传统设计思路里，会存在以下问题：
10、1、关于最大膨胀力如何获得，并未有明确方法，大多在每一圈的大量循环膨胀力数据中用人工挑选出最大值，人工挑选费事费力且容易出错；
11、2、即使获得样本最大膨胀力曲线，亦没有对整体电芯的最大膨胀力做评估，仅仅使用少量电芯样本的最大膨胀力相对最大值作为设计输入，并不足以代表电池总体样本的最大膨胀力水平；即使以少量电芯样本的最大膨胀力相对最大值作为设计依据，在最大膨胀力相对最大值和结构承载力之间选用多大的余量，往往是用的经验值，缺少科学的定量计算依据；
12、3、电芯的循环膨胀力是一个周期变化曲线，而传统设计中只是简单使用了最大膨胀力作为设计依据，忽略了电芯膨胀力是在最大膨胀力和最小膨胀力之间变化的实时，相较于一个电芯测试数据而言，最大膨胀力仅仅是诸多测试数据中的一个，如此舍弃了大量测试数据，也就失去了对诸多膨胀力信息的掌握，对评估方法中的承载力测试影响巨大；
13、4、在结构强度测试过程中，传统方法仅仅只使用了极限强度测试，而忽略了周期变化的膨胀力对结构强度施加的疲劳损害。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
2、本专利技术实施例提供一种电池紧固件设计方法，所述方法用于对支撑目标电池包或者目标锂电池模组的电池紧固件的结构进行设计，所述目标电池包或者目标锂电池模组包括n个电芯，所述方法包括如下步骤：
3、s100，从n个电芯中随机获取m个电芯作为测试样本，并对m个电芯中的任一电芯i进行k次循环膨胀力测试，得到电芯i的循环膨胀力测试数据；i的取值为1到m。
4、s110，基于电芯i的循环膨胀力测试数据，获取电芯i对应的膨胀力信息表，其中，电芯i对应的膨胀力信息表的第r行包括(spirmin，spirmax)；其中，spirmax为电芯i在第r次膨胀力测试过程中的最大膨胀力spirmax，spirmin为电芯i在第r次膨胀力测试过程中的最小膨胀力；r的取值为1到k。
5、s120，基于m个电芯对应的膨胀力信息表获取第r次膨胀力测试过程对应的最大膨胀力数据sprmax＝(sp1rmax，sp2rmax，…，spirmax，…，spmrmax)和最小膨胀力数据sprmin＝(sp1rmin，sp2rmin，…，spirmin，…，spmrmin)；得到最大膨胀力数据集spmax＝(sp1max，sp2max，……，sprmax，……，spkmax)和最小膨胀力数据集spmin＝(sp1min，sp2min，……，sprmin，……，spkmin)。
6、s130，基于spmax获取电池紧固件的最小承载力，以及基于spmax和spmin获取对电池紧固件进行测试的测试数据。
7、s140，基于获取的最小承载力进行结构设计，得到对应的电池紧固件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池紧固件设计方法，其特征在于，所述方法用于对支撑目标电池包或者目标锂电池模组的电池紧固件的结构进行设计，所述目标电池包或者目标锂电池模组包括n个电芯，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在S110中，使用峰值检测算法或者数据包络分析法得到电芯i对应的膨胀力信息表。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用数据包络分析法得到电芯i对应的膨胀力信息表，具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设定条件满足：h*T≤△t≤T，其中，△t为相邻两个特征点之间的时间间隔，T为一个膨胀力测试过程的时间，h为预设系数，0＜h＜1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于SPmax获取电池紧固件的最小承载力，具体包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于SPmax和SPmin获取对电池紧固件进行测试的测试数据，具体包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，S150具体包括：
8.一种电池紧固件设计装置，其特征在于，用
9.一种非瞬时性计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，其特征在于，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-7中任意一项的所述方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和权利要求9中所述的非瞬时性计算机可读存储介质。
...【技术特征摘要】
1.一种电池紧固件设计方法，其特征在于，所述方法用于对支撑目标电池包或者目标锂电池模组的电池紧固件的结构进行设计，所述目标电池包或者目标锂电池模组包括n个电芯，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s110中，使用峰值检测算法或者数据包络分析法得到电芯i对应的膨胀力信息表。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用数据包络分析法得到电芯i对应的膨胀力信息表，具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设定条件满足：h*t≤△t≤t，其中，△t为相邻两个特征点之间的时间间隔，t为一个膨胀力测试过程的时间，h为预设系数，0＜h＜1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于spmax获取电池紧固件的最小...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧龙辉，邓晓光，孙晓萌，吴天，梁元波，赵允喜，刁晓雨，杜明吉，
申请(专利权)人：国广顺能上海能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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