电池的状态仿真方法技术

本申请具体涉及电池的状态仿真方法，电池的状态仿真方法包括：确定在仿真力学工况下，电芯形变过程中的形变状态参数；基于预先建立的电芯结构模型，确定在电芯的形变过程中，电芯中的隔膜的形变状态参数；根据隔膜的形变状态参数，基于电芯中各元件的仿真电学关系，确定所仿真出的在形变过程中的电学参数；根据所仿真出的电学参数，以及电学参数和各目标参数之间的关系，确定在电芯形变过程中目标参数，其中，目标参数至少包括温度参数

【技术实现步骤摘要】
电池的状态仿真方法、装置以及计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及一种电池的状态仿真方法
、
装置以及计算机可读存储介质
。

技术介绍

[0002]本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术
。
[0003]目前，电池的状态仿真方法一般不考虑电芯承受外力的仿真条件，例如，目前的电池规定侧柱以及后侧边梁与电芯之间的距离大于
5mm
，以此来保证电芯的安全空间
。
但是，随着电池系统对能量密度的需求增加，电池集成化程度也随之提高，这就需要电芯在一些应用场景中能够作为承力件参与到电池的结构设计中，因而，不考虑电芯承受外力的电池状态仿真方法一般会造成过设计的问题
。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是至少解决现有电池仿真模型实用性差的技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]本申请的第一方面提供了一种电池的状态仿真方法，电池的状态仿真方法包括：确定在仿真力学工况下，电芯形变过程中的形变状态参数；基于预先建立的电芯结构模型，确定在电芯的形变过程中，电芯中的隔膜的形变状态参数；根据隔膜的形变状态参数，基于电芯中各元件的仿真电学关系，确定所仿真出的在形变过程中的电学参数；根据所仿真出的电学参数，以及电学参数和各目标参数之间的关系，确定在电芯形变过程中目标参数，其中，目标参数至少包括温度参数
。
[0006]本领域技术人员能够理解的是，本申请对于现有电池仿真模型实用性差，无法计算外力对电芯的目标参数的影响的技术问题，提出了电池的状态仿真方法中通过隔膜的形变状态参数作为电芯的宏观外力模型与目标参数的桥梁，以此实现将电芯承受的外力体现到对电芯的目标参数的影响的效果
。
[0007]具体地，本申请提出的电池的状态仿真方法能够仿真电芯在承受外力后的隔膜的形变状态参数，并根据隔膜的形变状态参数，确定电芯的目标参数，例如，能够仿真电池隔膜在电芯承受外力下的形变状态参数，以及根据隔膜的形变状态参数计算电芯的温度参数
、
电流参数和应力参数等，解决了现有电池仿真模型实用性差的技术问题
。
[0008]在一些实施例中，预先建立电芯结构模型，具体包括：建立电芯的三维网格模型；确定三维网格模型中的各元件的力学参数；以指定的电芯连接工艺连接三维网格模型中的各个元件
。
[0009]在一些实施例中，确定在电芯的形变过程中，电芯中的隔膜的形变状态参数具体包括：采用线性损伤叠加函数模拟隔膜在电芯的形变过程中的损伤演化阶段，通过损伤演化阶段确定隔膜的弹性可恢复形变参数；采用线性不稳定累加函数模拟隔膜在电芯的形变过程中的不稳定因子，通过不稳定因子确定隔膜的塑性不可恢复形变参数；采用二次非线
性函数模拟隔膜在电芯的形变过程中的强度退化阶段，通过强度退化阶段确定隔膜的损坏断裂参数
。
[0010]在一些实施例中，采用线性损伤叠加函数模拟隔膜在电芯的形变过程中的损伤演化阶段具体包括：
[0011][0012]Δ
D
表示隔膜的损伤累计指数增量，
ε
f
(
η
)
表示隔膜的断裂应变与应力三轴度之间的关系，
ε
f
表示隔膜的断裂应变指数，
η
表示隔膜的应力三轴度，
Δε
p
表示隔膜的塑性应变增量
。
[0013]在一些实施例中，采用线性不稳定累加函数模拟隔膜在电芯的形变过程中的不稳定因子具体包括：
[0014][0015]Δ
s
表示隔膜的不稳定性因子增量，
ε
p
，
s
表示隔膜子在不同应力状态下发生不稳定变形时的等效塑性应变指数，
Δε
ρ
表示隔膜的塑性应变增量
。
[0016]在一些实施例中，采用二次非线性函数模拟隔膜在电芯的形变过程中的强度退化阶段具体包括：
[0017][0018]其中，
D≥Dcr
，
Dcr
表示隔膜的不稳定性因子
S
＝1时对应的损伤值，
D
表示隔膜的强度退化阶段的损伤值，
σ
表示隔膜的原始强度，
σ
r
表示隔膜弱化后的实际强度
。
[0019]在一些实施例中，基于电芯中各元件的仿真电学关系具体包括：将电芯的正极片与负极片之间的电化学反应等效为
RLC
电路模型；通过隔膜的形变状态参数结合
RLC
电路模型模拟电芯的物理场模型，其中，物理场模型包括温度场仿真模型，通过温度场仿真模型确定电芯形变过程中的温度参数
。
[0020]在一些实施例中，根据隔膜的形变状态参数，基于电芯中各元件的仿真电学关系，确定所仿真出的在形变过程中的电学参数具体包括：通过隔膜的形变状态参数确定隔膜的结构状态；根据隔膜的结构状态判断隔膜的弹性可恢复形变参数
、
塑性不可恢复形变参数和损坏断裂参数；根据隔膜的弹性可恢复形变参数
、
塑性不可恢复形变参数和损坏断裂参数确定正极片和负极片在
RLC
电路模型中的电学参数
。
[0021]在一些实施例中，根据所仿真出的电学参数，以及电学参数和各目标参数之间的关系，确定在电芯形变过程中目标参数具体包括：通过电芯的热学材料参数结合正极片和负极片在
RLC
电路模型中的电学参数，确定电芯的热量分布模型；根据电芯的热量分布模型模拟电芯的温度场仿真模型，并根据温度场仿真模型确定电芯形变过程中的温度参数
。
[0022]在一些实施例中，目标参数还包括应力场参数和
/
或电场参数，根据所仿真出的电学参数，以及电学参数和各目标参数之间的关系，确定在电芯形变过程中目标参数还包括：通过电芯的力学材料参数结合正极片和负极片在
RLC
电路模型中的电学参数，确定电芯的应力场参数；和
/
或通过电芯的电学材料参数结合正极片和负极片在
RLC
电路模型中的电学
参数，确定电芯的电场参数以及电流密度参数
。
[0023]在一些实施例中，电池的状态仿真方法还包括：通过
HPPC
测试法和
OCV
测试法获取电池的多个
SOC
对应的多个电芯参数，多个电芯参数包括电芯的热学材料参数
、
力学材料参数以及电学材料参数
。
[0024]在一些实施例中，电池包括电池箱和设置于电池箱内的电芯，确定在仿真力学工况下，电芯形变过程中的形变状态参数具体包括：建立电池箱与电芯之间连接结构的连接模型；确定连接模型中电池箱与电芯之间的连接结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电池的状态仿真方法，其特征在于，所述电池的状态仿真方法包括：确定在仿真力学工况下，电芯形变过程中的形变状态参数；基于预先建立的电芯结构模型，确定在电芯的形变过程中，电芯中的隔膜的形变状态参数；根据所述隔膜的形变状态参数，基于电芯中各元件的仿真电学关系，确定所仿真出的在所述形变过程中的电学参数；根据所仿真出的电学参数，以及所述电学参数和各目标参数之间的关系，确定在电芯形变过程中的目标参数，其中，所述目标参数至少包括温度参数
。2.
根据权利要求1所述的电池的状态仿真方法，其特征在于，预先建立电芯结构模型，具体包括：建立所述电芯的三维网格模型；确定所述三维网格模型中的各元件的力学参数；以指定的电芯连接工艺连接所述三维网格模型中的各个元件
。3.
根据权利要求1所述的电池的状态仿真方法，其特征在于，所述确定在电芯的形变过程中，电芯中的隔膜的形变状态参数具体包括：采用线性损伤叠加函数模拟所述隔膜在所述电芯的形变过程中的损伤演化阶段，通过损伤演化阶段确定所述隔膜的弹性可恢复形变参数；采用线性不稳定累加函数模拟所述隔膜在所述电芯的形变过程中的不稳定因子，通过所述不稳定因子确定所述隔膜的塑性不可恢复形变参数；采用二次非线性函数模拟所述隔膜在所述电芯的形变过程中的强度退化阶段，通过强度退化阶段确定所述隔膜的损坏断裂参数
。4.
根据权利要求3所述的电池的状态仿真方法，其特征在于，所述采用线性损伤叠加函数模拟所述隔膜在所述电芯的形变过程中的损伤演化阶段具体包括：
Δ
D
表示所述隔膜的损伤累计指数增量，
ε
f
(
η
)
表示所述隔膜的断裂应变与应力三轴度之间的关系，
ε
f
表示所述隔膜的断裂应变指数，
η
表示所述隔膜的应力三轴度，
Δε
p
表示所述隔膜的塑性应变增量
。5.
根据权利要求3所述的电池的状态仿真方法，其特征在于，所述采用线性不稳定累加函数模拟所述隔膜在所述电芯的形变过程中的不稳定因子具体包括：
Δ
s
表示所述隔膜的不稳定性因子增量，
ε
p
，
s
表示所述隔膜子在不同应力状态下发生不稳定变形时的等效塑性应变指数，
Δε
ρ
表示所述隔膜的塑性应变增量
。6.
根据权利要求3所述的电池的状态仿真方法，其特征在于，所述采用二次非线性函数模拟所述隔膜在所述电芯的形变过程中的强度退化阶段具体包括：
其中，
D≥Dcr
，
Dcr
表示所述隔膜的不稳定性因子
S
＝1时对应的损伤值，
D
表示所述隔膜的强度退化阶段的损伤值，
σ
表示所述隔膜的原始强度，
σ
r
表示所述隔膜弱化后的实际强度
。7.
根据权利要求1所述的电池的状态仿真方法，其特征在于，所述基于电芯中各元件的仿真电学关系具体包括：将所述电芯的正极片与负极片之间的电化学反应等效为
RLC
电路模型；通过所述隔膜的形变状态参数结合所述
RLC
电路模型模拟所述电芯的物理场模型，其中，所述物理场模型包括温度场仿真模型，通过所述温度场仿真模型确定所述电芯形变过程中的所述温度参数
。8.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢鑫，周颖，
申请(专利权)人：集度科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：