【技术实现步骤摘要】
本公开涉及电池，尤其涉及一种电芯膨胀参数标定方法与电池包箱体性能评估方法。
技术介绍
1、锂离子电池在使用过程中，由于正负极材料脱嵌锂相变共同作用导致发生膨胀变形，膨胀变形过大可能会造成结构件强度不足、模组尺寸超差等问题。因此，应对电芯膨胀成为了行业内研究的一个重点。而膨胀试验周期很长，多达几个月，因此在设计时，通过仿真进行前期评估成为各个电池厂商进行必要工作之一。而目前针对电芯膨胀的仿真，准确度较低，各个厂商比较认可的仿真方法是采用热结构耦合的方法建立仿真模型，通过赋予电芯的热膨胀系数和给予一定的假定温升，来模拟电芯产生的膨胀，从而计算电芯膨胀引起的电池包箱体或电芯模组端板受到挤压力后的强度情况。
2、但是，在有限元计算中，需要电芯的等效弹性模量、等效热膨胀系数作为参数输入仿真模型来模拟电芯膨胀，而在实际工程中，上述准确的数值难以获得，通常情况下采用经验值赋予，或者通过压缩试验获取弹性模量；但是电芯的膨胀弹性模量与压缩弹性模量存在差异，且在不同的膨胀阶段、不同的压紧状态下，电芯的膨胀弹性模量是不同的，即电芯的膨胀弹性模量与它的膨胀状态有关，这使得采用现有方法进行电芯膨胀仿真的准确度不高。
3、因此，如何较为准确地获取电芯膨胀的等效弹性模量和等效热膨胀系数，以期在电芯膨胀仿真中获得更精确的结果是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提出了一种电芯膨胀参数标定方法与电池包箱体性能评估方法，能够得到更准确的电芯的等效弹性模量与等效热膨胀系数，从有利
2、根据本公开的第一方面，提供了一种电芯膨胀参数标定方法，包括：获取电芯寿命末期的第一试验膨胀支反力与第二试验膨胀支反力，其中，第一试验膨胀支反力是通过对夹板夹持下的电芯与缓冲材料进行循环充放电测试所得到寿命末期的膨胀支反力，第二试验膨胀支反力是通过对夹板夹持下的电芯进行循环充放电测试所得到寿命末期的膨胀支反力；根据所述第一试验膨胀支反力、所述缓冲材料的压缩参数以及所述电芯的尺寸参数，确定所述电芯的试验膨胀率，所述压缩参数包括应力-应变曲线与初始压缩量；根据所述第一试验膨胀支反力、所述第二试验膨胀支反力以及所述试验膨胀率，确定所述电芯的初始等效弹性模量；根据所述试验膨胀率，确定所述电芯的初始等效热膨胀系数；利用所述电芯的有限元模型根据所述初始等效弹性模量以及所述初始等效热膨胀系数，确定所述电芯的仿真膨胀率和仿真膨胀支反力，其中，所述电芯的有限元模型是通过对夹板以及夹板夹持下的电芯与缓冲材料进行有限元建模所得到的；基于所述仿真膨胀率与所述试验膨胀率之间的偏差，以及所述仿真膨胀支反力与所述第一试验膨胀支反力之间的偏差，对所述初始等效弹性模量以及所述初始等效热膨胀系数进行优化，得到所述电芯的目标等效弹性模量与目标等效热膨胀系数，其中，所述电芯膨胀参数包括所述目标等效弹性模量与所述目标等效热膨胀系数。
3、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电芯的尺寸参数包括所述电芯的初始厚度以及电芯大面的面积，所述电芯大面包括所述电芯与所述缓冲材料或所述夹板所接触的面；其中，所述根据所述第一试验膨胀支反力、所述缓冲材料的压缩参数以及所述电芯的尺寸参数，确定所述电芯的试验膨胀率，包括：根据所述第一试验膨胀支反力以及所述电芯大面的面积，确定所述缓冲材料在所述电芯寿命末期所受的应力；根据所述缓冲材料的应力-应变曲线以及所述缓冲材料在所述电芯寿命末期所受的应力，确定所述缓冲材料的应变；根据所述缓冲材料的应变、所述缓冲材料的初始压缩量以及所述缓冲材料的原始厚度，确定所述电芯的试验膨胀量；根据所述电芯的试验膨胀量以及所述电芯的初始厚度，确定所述电芯的试验膨胀率。
4、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电芯的尺寸参数包括电芯大面的面积，所述根据所述第一试验膨胀支反力、所述第二试验膨胀支反力以及所述试验膨胀率，确定所述电芯的初始等效弹性模量，包括：将所述第二试验膨胀支反力与所述第一试验膨胀支反力之间的差值，除以所述电芯大面的面积，得到电芯等效平均应力；将所述电芯等效平均应力除以所述试验膨胀率，得到所述电芯的初始等效弹性模量。
5、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电芯的有限元模型中采用实体单元模拟所述电芯、采用多个弹簧单元模拟所述缓冲材料以及采用实体单元或者壳单元模拟所述夹板，所述弹簧单元的原始长度等于所述缓冲材料的原始厚度；其中，所述利用所述电芯的有限元模型根据所述初始等效弹性模量以及所述初始等效热膨胀系数，确定所述电芯的仿真膨胀率和仿真膨胀支反力，包括：将所述缓冲材料的应力-应变曲线转换为所述弹簧单元的刚度曲线，以及获取所述电芯的预设等效泊松比和预设温差；将所述初始等效弹性模量、所述初始等效热膨胀系数、所述弹簧单元的刚度曲线、所述预设等效泊松比以及所述预设温差代入所述电芯的有限元模型中，得到所述电芯的仿真膨胀量以及仿真膨胀支反力；根据所述电芯的仿真膨胀量以及所述电芯的初始厚度，得到所述电芯的仿真膨胀率。
6、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述仿真膨胀率与所述试验膨胀率之间的偏差，以及所述仿真膨胀支反力与所述第一试验膨胀支反力之间的偏差，对所述初始等效弹性模量以及所述初始等效热膨胀系数进行优化，得到所述电芯的目标等效弹性模量与目标等效热膨胀系数，包括：基于所述试验膨胀率与预设膨胀率偏差，确定膨胀率标定范围，以及，基于所述第一试验膨胀支反力与预设支反力偏差，确定支反力标定范围；判断所述仿真膨胀率是否满足所述膨胀率标定范围，以及，判断所述仿真膨胀支反力是否满足所述支反力标定范围；在所述仿真膨胀率不满足所述膨胀率标定范围，和/或，所述仿真膨胀支反力不满足所述支反力标定范围的情况下，对所述初始等效弹性模量以及所述初始等效热膨胀系数进行优化，得到优化后的初始等效弹性模量以及优化后的初始等效热膨胀系数；利用所述电芯的有限元模型根据所述优化后的初始等效弹性模量以及所述优化后的初始等效热膨胀系数，重新确定所述电芯的仿真膨胀率和仿真膨胀支反力；在重新确定出的仿真膨胀率满足所述膨胀率标定范围且重新确定出的仿真膨胀支反力满足所述支反力标定范围的情况下，将优化后的初始等效弹性模量确定为所述电芯的目标等效弹性模量，以及将优化后的初始等效热膨胀系数确定为所述电芯的目标等效热膨胀系数。
7、根据本公开的第二方面，提供了一种电池包箱体性能评估方法，所述电池包中包括箱体、多个电芯以及多个缓冲材料，所述多个缓冲材料包括电芯与电芯之间的缓冲材料以及电芯与箱体之间的缓冲材料，所述评估方法包括：利用第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式的标定方法，确定所述电池包中各个电芯的目标等效弹性模量与目标等效热膨胀系数；建立所述电池包的电池包有限元模型，其中，所述电池包有限元模型中采用电芯实体单元模拟所述电芯、采用箱体网格单元模拟所述箱体、采用弹簧单元模拟电芯与电芯之间的缓冲材料以及采用弹簧单元和薄层壳单元模拟电芯与箱体之间的缓冲材料；将所述电池包中各个电芯的目标等效弹性模量与目标等效热膨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电芯膨胀参数标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述电芯的尺寸参数包括所述电芯的初始厚度以及电芯大面的面积，所述电芯大面包括所述电芯与所述缓冲材料或所述夹板所接触的面；
3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述电芯的尺寸参数包括电芯大面的面积，所述根据所述第一试验膨胀支反力、所述第二试验膨胀支反力以及所述试验膨胀率，确定所述电芯的初始等效弹性模量，包括：
4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述电芯的有限元模型中采用实体单元模拟所述电芯、采用多个弹簧单元模拟所述缓冲材料以及采用实体单元或者壳单元模拟所述夹板，所述弹簧单元的原始长度等于所述缓冲材料的原始厚度；
5.根据权利要求1至4任一项所述的标定方法，其特征在于，所述基于所述仿真膨胀率与所述试验膨胀率之间的偏差，以及所述仿真膨胀支反力与所述第一试验膨胀支反力之间的偏差，对所述初始等效弹性模量以及所述初始等效热膨胀系数进行优化，得到所述电芯的目标等效弹性模量与目标等效热膨胀系数，包括：
6.一种电池包箱体
7.根据权利要求6所述的评估方法，其特征在于，所述根据所述箱体所受的最大等效应力和/或最大等效塑性应变，确定所述箱体的箱体性能，包括：
8.一种电芯膨胀参数标定装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的标定装置，其特征在于，所述电芯的尺寸参数包括所述电芯的初始厚度以及电芯大面的面积，所述电芯大面包括所述电芯与所述缓冲材料或所述夹板所接触的面；
10.根据权利要求8所述的标定装置，其特征在于，所述电芯的尺寸参数包括电芯大面的面积，所述根据所述第一试验膨胀支反力、所述第二试验膨胀支反力以及所述试验膨胀率，确定所述电芯的初始等效弹性模量，包括：
11.根据权利要求8所述的标定装置，其特征在于，所述电芯的有限元模型中采用实体单元模拟所述电芯、采用多个弹簧单元模拟所述缓冲材料以及采用实体单元或者壳单元模拟所述夹板，所述弹簧单元的原始长度等于所述缓冲材料的原始厚度；
12.根据权利要求8至11任一项所述的标定装置，其特征在于，所述基于所述仿真膨胀率与所述试验膨胀率之间的偏差，以及所述仿真膨胀支反力与所述第一试验膨胀支反力之间的偏差，对所述初始等效弹性模量以及所述初始等效热膨胀系数进行优化，得到所述电芯的目标等效弹性模量与目标等效热膨胀系数，包括：
13.一种电池包箱体性能评估装置，其特征在于，所述电池包中包括箱体、多个电芯以及多个缓冲材料，所述多个缓冲材料包括电芯与电芯之间的缓冲材料以及电芯与箱体之间的缓冲材料，所述评估装置包括：
14.根据权利要求13所述的评估装置，其特征在于，所述根据所述箱体所受的最大等效应力和/或最大等效塑性应变，确定所述箱体的箱体性能，包括：
15.一种电子设备，其特征在于，包括：
16.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种电芯膨胀参数标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述电芯的尺寸参数包括所述电芯的初始厚度以及电芯大面的面积，所述电芯大面包括所述电芯与所述缓冲材料或所述夹板所接触的面；
3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述电芯的尺寸参数包括电芯大面的面积，所述根据所述第一试验膨胀支反力、所述第二试验膨胀支反力以及所述试验膨胀率，确定所述电芯的初始等效弹性模量，包括：
4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述电芯的有限元模型中采用实体单元模拟所述电芯、采用多个弹簧单元模拟所述缓冲材料以及采用实体单元或者壳单元模拟所述夹板，所述弹簧单元的原始长度等于所述缓冲材料的原始厚度；
5.根据权利要求1至4任一项所述的标定方法，其特征在于，所述基于所述仿真膨胀率与所述试验膨胀率之间的偏差，以及所述仿真膨胀支反力与所述第一试验膨胀支反力之间的偏差，对所述初始等效弹性模量以及所述初始等效热膨胀系数进行优化，得到所述电芯的目标等效弹性模量与目标等效热膨胀系数，包括：
6.一种电池包箱体性能评估方法，其特征在于，所述电池包中包括箱体、多个电芯以及多个缓冲材料，所述多个缓冲材料包括电芯与电芯之间的缓冲材料以及电芯与箱体之间的缓冲材料，所述评估方法包括：
7.根据权利要求6所述的评估方法，其特征在于，所述根据所述箱体所受的最大等效应力和/或最大等效塑性应变，确定所述箱体的箱体性能，包括：
8.一种电芯膨胀参数标定装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的标定装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：石岩石，盛力，
申请(专利权)人：重庆太蓝新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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