一种电池模组结构疲劳寿命的仿真分析方法及其应用与流程

技术特征：
1.一种电池模组结构疲劳寿命的仿真分析方法，其特征在于，所述仿真分析方法包括：(1)建立电池模组的有限元模型并进行调试得到有效仿真模型；(2)根据工况选择寿命评估准则，用步骤(1)所述有效仿真模型进行评估，其中所述工况为膨胀工况和随机振动工况；(3)按照双线准则对所述膨胀工况和所述随机振动工况的损伤值进行叠加，当损伤值≤1时，所述电池模组满足疲劳寿命要求。2.根据权利要求1所述的仿真分析方法，其特征在于，步骤(1)所述调试包括模拟调试和试验调试；优选地，所述模拟调试包括：按照调控工况对有限元模型进行模拟测试，从所述模拟测试的数值中提取危险位置数值；优选地，所述调控工况为膨胀、颠簸、转弯、冲击和随机振动；优选地，所述模拟测试包括对所述有限元模型进行约束、加载和求解计算；优选地，所述模拟测试的数值为应力数值、应变数值、变形数值和加速度数值。3.根据权利要求2所述的仿真分析方法，其特征在于，所述试验调试包括：将所述危险位置作为试验调试的采样点，布置传感器进行试验测试；优选地，所述传感器包括应变传感器、位移传感器和加速度传感器；优选地，所述模拟测试和所述试验测试的比对结果作为有效仿真模型的有效依据；优选地，所述有效依据为所述比对结果的误差≤5％。4.根据权利要求1-3任一项所述的仿真分析方法，其特征在于，所述工况的选择依据为疲劳损伤机理；优选地，所述膨胀工况为低周疲劳，采用基于应变的疲劳准则进行评估；优选地，所述随机振动工况为高周疲劳，采用基于应力的疲劳准则进行评估。5.根据权利要求1-4任一项所述的仿真分析方法，其特征在于，所述膨胀工况的评估方法包括：从所述有效仿真模型中根据膨胀工况的仿真结果提取最大应变值，根据应变-寿命曲线，得到对应应变水平下的极限循环次数n
1f
；优选地，所述膨胀工况的疲劳寿命按照双线性疲劳损伤准则进行评估；优选地，所述双线性疲劳损伤准则包括第一阶段和第二阶段；优选地，所述第一阶段的极限循环次数为n
11
；优选地，所述第二阶段的极限循环次数为n
12
。6.根据权利要求5所述的仿真分析方法，其特征在于，根据所述膨胀工况构建双线性损伤曲线；优选地，所述电池模组在膨胀工况下设计循环次数为n1；优选地，所述双线性损伤曲线第一阶段的拐点的值为d
knee1
；优选地，所述d
knee1
＝0.35
×
(n
1f
/n
2f
)
0.25
；优选地，所述第一阶段的极限循环次数为n
11
＝d
knee1
×
n
1f
；优选地，所述第一阶段的疲劳损伤的值为d
11
＝n1/n
11
；优选地，所述第二阶段的极限循环次数为n
12
＝n
1f-n
11
；优选地，所述第二阶段的疲劳损伤的值为d
12
＝n1/n
12
；
优选地，所述膨胀工况的总损伤的值为d1，d1＝d
11
d
12
。7.根据权利要求1-6任一项所述的仿真分析方法，其特征在于，所述随机振动工况的评估方法包括：从所述有效仿真模型中根据随机振动工况的仿真结果提取-3σ～ 3σ的最大应力，根据应力-寿命曲线，获取对应应力水平下极限循环数，记为n
2f
；优选地，所述随机振动工况的疲劳寿命按照双线性疲劳损伤准则进行评估；优选地，所述双线性疲劳损伤准则包括第一阶段和第二阶段；优选地，所述第一阶段疲的极限循环次数为n
21
；优选地，所述第二阶段的极限循环次数为n
22
。8.根据权利要求7所述的仿真分析方法，其特征在于，根据所述随机振动工况构建双线性损伤曲线；优选地，所述电池模组在随机振动工况下设计循环次数为n2，n2＝0.9973
×
v
0
×
t，其中v
0
为所述-3σ～ 3σ应力区间正穿越0值的平均频率，t为随机振动时间；优选地，所述双线性损伤曲线第二阶段的拐点的值为d
knee2
；优选地，所述d
knee2
＝0.65
×
(n
1f
/n
2f
)
0.25
；优选地，所述第二阶段的极限循环次数为n
22＝
d
knee2
×
n
2f
；优选地，所述第二阶段的疲劳损伤的值为d
22
＝n2/n
22
；优选地，所述第一阶段的极限循环次数为n
21＝
n
2f-n
22
；优选地，所述第一阶段的疲劳损伤的值为d
21
＝n2/n
21
；优选地，所述随机振动工况的总损伤的值为d2，d2＝d
21
d
22
。9.根据权利要求1-8任一项所述的仿真分析方法，其特征在于，所述电池模组的结构总疲劳损伤的值为d，d＝d1 d2；优选地，d不大于1时，所述电池模组满足疲劳寿命要求；优选地，d大于1时，所述电池模组不满足疲劳寿命要求，重新设计。10.一种如权利要求1-9任一项所述的电池模组结构疲劳寿命的仿真分析方法的应用，其特征在于，所述电池模组结构疲劳寿命仿真分析方法应用于动力电池领域。

技术总结
本发明提供一种电池模组结构疲劳寿命的仿真分析方法及其应用。所述仿真分析方法包括：(1)建立电池模组的有限元模型并进行调试得到有效仿真模型；(2)根据工况选择寿命评估准则，用步骤(1)所述有效仿真模型进行评估，其中所述工况为膨胀工况和随机振动工况；(3)按照双线性疲劳寿命损伤准则对所述膨胀工况和所述随机振动工况的损伤值进行叠加，当损伤值≤1时，所述电池模组满足疲劳寿命要求。本发明综合考虑膨胀工况与随机振动工况对疲劳寿命的影响，采用双线性疲劳寿命评估准则，更快速、准确地预测模组结构的疲劳寿命，从设计阶段提升模组结构的安全性能，在产品使用阶段极大的减少故障率，降低动力电池后续的维护成本，提升产品的竞争力。升产品的竞争力。升产品的竞争力。


技术研发人员：刘建明 孙德洋 吴晓刚 马华
受保护的技术使用者：天津市捷威动力工业有限公司
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2022/4/5