[发明专利]基于CAE电池模组连接结构等效模型的建立方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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)；