[发明专利]一种基于CAE的电池包机械冲击过程的模拟测试方法

说明书

本发明涉及电池测试技术领域，尤其涉及一种基于CAE的电池包机械冲击过程的模拟测试方法，包括以下步骤：构建电池包的有限元模型，并根据所述电池包的情况设置所述有限元模型的参数；设置接触边界条件，进行载荷施加；显式求解所述有限元模型的速度、加速度和位移，并计算所述有限元模型各部件在不同时间的应力和等效塑性应变情况，以此判断各部件是否满足冲击计算要求。本发明将有限元法运用于电池包冲击过程的分析，克服传统冲击试验法对样品的依赖，减少研发过程中的电池包样品的制样次数，降低对研发硬件的要求，使得设计过程中，很快的找到设计缺陷，优化设计，并减少试验次数，降低设计成本。

技术领域

本发明涉及电池测试技术领域，尤其涉及一种基于CAE的电池包机械冲击过程的模拟测试方法。

背景技术

近年来，全球新能源汽车发展已经形成了共识，而在新能源汽车中，电池包是新能源汽车的主要载体，其主要作用是为电池包内部的各系统元件提供安装结构，并对各元器件起到保护作用。电池包具有足够的结构稳定性是保证其正常工作的前提，结构的损坏会影响电池包的储备电量和使用寿命。

电池包冲击试验是检测电池包结构稳定性的常见方式之一，电池包样品受25g、15ms的半正弦冲击波，Z轴方向冲击三次，通过检查其有无电解液泄露、着火或爆炸等现象来判断产品是否合格。由于冲击试验只能在制作出电池包样品后进行，所以在整个产品的研发周期中需要反复制样，这将会耗费大量人力、物力和时间。并且冲击试验只能得到受突然机械冲击后的结果，不能准确分析得到受机械冲击过程中的应力、应变和位移的空间分布及它们随时间的变化情况和设计缺陷，以得到更为优化的结构方案。

发明内容

基于CAE仿真技术的电池包冲击过程的分析方法不过分依赖产品试样，通过建立电池包有限元分析模型，可计算得到电池包在冲击过程中，其结构上任意点所受应力、应变及位移随时间的变化关系，进而通过分析结构受力与形变量是否在合理的变化范围内来判断电池包结构的稳定与否。在研发周期内，以修改仿真模型代替反复制样，能节省较多的资源和时间。

为此，本发明提供一种基于CAE的电池包机械冲击过程的模拟测试方法，包括以下步骤：

构建电池包的有限元模型，并根据所述电池包的情况设置所述有限元模型的参数；

设置接触边界条件，进行载荷施加；

显式求解所述有限元模型的速度、加速度和位移，并计算所述有限元模型各部件在不同时间的应力和等效塑性应变情况，以此判断各部件是否满足冲击计算要求。

在一些实施例中，作为优选，所述构建电池包的有限元模型包括将电池包三维几何模型导入有限元分析软件，并进行处理；

所述处理包括：

对于质量较小的零件，在仿真分析中将其忽略；

对建立的电池包的三维结构中点、线、面、角的结构特征进行简化处理；

壳体钣金件及内部固定支架进行抽中面处理，对中面中存在的残缺、碎面特征进行修补；

对建立的三维结构中的不关心局部应力的部分，但无法忽略其质量的零部件用质量点替代。

在一些实施例中，作为优选，所述参数包括有限元网格、有限元模型的形状、各部件的尺寸、各部件的材料属性和各部件的连接关系。

在一些实施例中，作为优选，所述有限元网格所用的网格单元的尺寸为2-8mm；

电池包结构中，板壳类结构的网格模型主要采用四边形单元，且四边形单元占比不小于95％，实体类的网格模型采用六面体单元，非关注区域采用四面体单元；

连接位置附近、圆孔圆角附近，网格容易产生畸变的局部区域，进行局部网格细化。