[发明专利]基于混合仿真方法的锂电池单体机械强度概率模型建模方法

摘要

本发明涉及一种基于混合仿真方法的锂电池单体机械强度概率模型，包括：(1)锂电池单体机械强度边界条件模型建立；基于组成锂电池材料，确定机械强度响应的边界条件；(2)锂电池单体有限元模型建立；根据机械强度边界条件模型和位移‑机械强度关系曲线，建立锂电池单体有限元模型；(3)锂电池单体机械强度估计的混合仿真模型建立；引入人工神经网络ANN和不确定性估计理论MUET，建立混合仿真模型。本发明的有益效果是：该模型结合人工神经网络和基于矩阵的不确定性评估方法，并利用锂电池单体有限元模型来评估其内部的机械强度，本发明提出的概率模型和研究结果有助于锂电池厂家改善电动汽车应用安全性，提高交通道路安全性。

主权项

1.一种基于混合仿真方法的锂电池单体机械强度概率模型，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：锂电池单体机械强度边界条件模型建立；基于组成锂电池材料，确定机械强度响应的边界条件；步骤1‑1：确定锂电池单体机械强度响应的应用边界条件；步骤1‑2：利用实测数据，对边界条件仿真值进行验证；步骤2：锂电池单体有限元模型建立；根据机械强度边界条件模型和位移‑机械强度关系曲线，建立锂电池单体有限元模型；步骤2‑1：室温条件下，实验获取不同压缩强度的锂电池单体机械强度值；步骤2‑2：建立锂电池单体有限元模型数据表，训练数据和验证数据比例分别为70％和30％，温度取值范围为10℃到50℃，位移矢量取值范围为2mm到8mm，压缩率取值范围为0.05mm/s到0.20mm/s；步骤3：锂电池单体机械强度估计的混合仿真模型建立；引入人工神经网络ANN和不确定性估计理论MUET，建立混合仿真模型；步骤3‑1：设计基于混合仿真方法的18650锂电池机械强度分布计算过程；步骤3‑2：建立锂电池单体机械强度通用多项式，即式(1)，其中，X＝{X1,…,XN}表示输入参数矩阵(N＝3)，{a00,a0i,aii,aij}表示模型系数，ε表示模型估计误差；步骤3‑3：利用公式(1)和学者A.Rajan建立的工具箱，建立锂电池单体机械强度高阶统计量的符号表达式；步骤3‑4：利用Box Behnken试验设计方法得到高阶统计量的数值，并结合最小二乘法LSM取得实验采样数据；利用采样数据计算模型系数{a00,a0i,aii,aij}，其中局部模型建立参数范围为±3σX，σX表示输入参数的标准偏差向量；步骤3‑5：计算分布概率模型的误差值ε；利用正态分布的零均值和标准差σε计算估计误差值ε，其中标准差σε为随机变量。