CN107169221A - 动力电池测试方法及装置 - Google Patents

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CN107169221A
CN107169221A CN201710395484.8A CN201710395484A CN107169221A CN 107169221 A CN107169221 A CN 107169221A CN 201710395484 A CN201710395484 A CN 201710395484A CN 107169221 A CN107169221 A CN 107169221A
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China
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electrokinetic cell
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stress
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辛雨
王春杰
杨重科
李玉军
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Beijing Electric Vehicle Co Ltd
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Beijing Electric Vehicle Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Abstract

本发明提供一种动力电池测试方法及装置,其中方法包括:获取汽车中动力电池的数学模型;根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型;建立石块的有限元模型;根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能。本发明提供的动力电池测试方法及装置,能够在汽车的开发设计过程中,对动力电池的托底性能进行测试,避免动力电池性能过差导致托底时容易爆炸或起火,提高了汽车的安全性,节约了设计及优化的成本和时间。

Description

动力电池测试方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及新能源汽车技术,尤其涉及一种动力电池测试方法及装置。
背景技术
[0002] 随着科技的不断发展以及环境和能源危机的不断加重,新能源汽车的应用也越来 越广泛。动力电池是新能源汽车中常用的动力来源,是汽车中最重要的部件之一,动力电池 的性能好坏直接影响汽车的续航能力和安全性。
[0003] 在新能源汽车中,动力电池一般布置在车身底部,因此在汽车托底时可能会出现 路面石块与动力电池发生碰撞的风险,而动力电池与路面石块发生碰撞后,有可能引起电 池爆炸或起火等危险,给用户带来很大的安全隐患和财产损失。
[0004] 目前在汽车的开发设计过程中,还没有能够准确判断动力电池的托底性能是否满 足要求的方法,导致汽车在使用过程中的安全性较差。
发明内容
[0005] 本发明提供一种动力电池测试方法及装置,用以解决现有技术中无法准确判断动 力电池的托底性能是否满足要求导致存在安全隐患的技术问题。
[0006] 本发明提供一种动力电池测试方法,包括:
[0007] 获取汽车中动力电池的数学模型;
[0008] 根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型;
[0009] 建立石块的有限元模型;
[0010] 根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与所述 石块碰撞时所述动力电池的性能。
[0011]进一步地,根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力 电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能,包括:
[0012] 设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者,设定约束 条件为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力;
[0013] 根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的应 力和位移量;
[00M]判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值或位移量 阈值,从而确定所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否满足要求。
[0015] 进一步地,所述方法还包括:
[0016]若所述动力电池在碰撞时的位移量不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强 度,或者增加动力电池的壳体与模组的间隙,并重新进行测试,直至碰撞时的位移量满足要 求;
[0017]若所述动力电池在碰撞时的应力不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强 度,并重新进行测试,直至碰撞时的应力满足要求。
[0018]进一步地,在判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈 值或位移量阈值之前,还包括:
[0019]获取电池单体发生爆炸或起火时对应的位移量的临界值;
[0020]根据所述位移量的临界值,确定所述位移量阈值;
[0021]根据所述动力电池的材料,确定所述动力电池的抗拉强度;
[0022]根据所述抗拉强度,确定所述应力阈值。
[0023] 进一步地,判断所述动力电池在碰撞时的位移量是否大于相应的位移量阈值,从 而确定所述动力电池在碰撞时的位移量是否满足要求,包括:
[0024]在汽车车速超过车速阈值或碰撞力超过碰撞力阈值的极限工况下,若所述动力电 池的电池单体在碰撞时的位移量大于第一位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位 移量不满足要求;
[0025] 在汽车车速未超过车速阈值或碰撞力未超过碰撞力阈值的普通工况下,若所述动 力电池在碰撞时的位移量大于第二位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不 满足要求;
[0026] 其中,所述第一位移量阈值大于所述第二位移量阈值。
[0027] 进一步地,根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型,包 括:
[0028] 对所述动力电池的数学模型进行网格处理,建立所述动力电池的壳体对应的有限 元模型;
[0029] 建立所述动力电池模组中的电池单体的简化模型,所述简化模型包括电池单体的 形状、质心、质量、材料和力学性能;
[0030]赋予所述动力电池的材料及属性;
[0031]建立所述动力电池中壳体与模组的连接关系并定义所述壳体与模组的接触类型。 [0032] 进一步地,建立石块的有限元模型,包括:
[0033] 确定石块的形状和材质,根据所述形状和材质,建立石块的有限元模型;
[0034]或者,根据汽车动力总成的模型,建立石块的有限元模型。
[0035]本发明还提供一种动力电池测试装置,包括:
[0036] 获取模块,用于获取汽车中动力电池的数学模型;
[0037]电池模型建立模块,用于根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有 限元模型;
[0038]石块模型建立模块,用于建立石块的有限元模型;
[0039]测试模块,用于根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述 动力电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能。
[0040] 进一步地,所述测试模块具体用于:
[0041] 设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者,设定约束 条件为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力;
[0042] 根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的应 力和位移量;
[0043] 判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值或位移量 阈值,从而确定所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否满足要求。
[0044] 进一步地,所述测试模块还用于:
[0045]若所述动力电池在碰撞时的位移量不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强 度,或者增加动力电池的壳体与模组的间隙,并重新进行测试,直至碰撞时的位移量满足要 求;
[0046]若所述动力电池在碰撞时的应力不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强 度,并重新进行测试,直至碰撞时的应力满足要求。
[0047] 进一步地,所述测试模块还用于:
[0048] 在判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值或位移 量阈值之前,获取电池单体发生爆炸或起火时对应的位移量的临界值;
[0049] 根据所述位移量的临界值,确定所述位移量阈值;
[0050]根据所述动力电池的材料,确定所述动力电池的抗拉强度;
[0051]根据所述抗拉强度,确定所述应力阈值。
[0052] 进一步地,所述测试模块具体用于:
[0053]设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者,设定约束 条件为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力;
[0054]根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的应 力和位移量;
[0055]判断所述动力电池在碰撞时的应力是否大于相应的应力阈值,从而确定所述动力 电池在碰撞时的应力是否满足要求;
[0056]在汽车车速超过车速阈值或碰撞力超过碰撞力阈值的极限工况下,若所述动力电 池在碰撞时的位移量大于第一位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不满足 要求;
[0057]在汽车车速未超过车速阈值或碰撞力未超过碰撞力阈值的普通工况下,若所述动 力电池在碰撞时的位移量大于第二位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不 满足要求;
[0058]其中,所述第一位移量阈值大于所述第二位移量阈值。
[0059]进一步地,所述电池模型建立模块,具体用于:
[0060]对所述动力电池的数学模型进行网格处理,建立所述动力电池的壳体对应的有限 元模型;
[0061 ]建立所述动力电池模组中的电池单体的简化模型,所述简化模型包括电池单体的 形状、质心、质量、材料和力学性能;
[0062]赋予所述动力电池的材料及属性;
[0063]建立所述动力电池中壳体与模组的连接关系并定义所述壳体与模组的接触类型。 [0064]进一步地,所述石块模型建立模块,具体用于:
[0065]确定石块的形状和材质,根据所述形状和材质,建立石块的有限元模型;
[0066]或者,根据汽车动力总成的模型,建立石块的有限元模型。
[0067]本发明提出了一种计算机设备,包括:包括存储器、处理器及存储在存储器上并可 在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时,使得能够执行一 种动力电池测试方法,所述方法包括:获取汽车中动力电池的数学模型;根据所述动力电池 的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型;建立石块的有限元模型;根据所述动力电池 的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与所述石块碰撞时所述动力电池的 性能。
[0068]本发明提出了 一种非临时性计算机可读存储介质,当所述存储介质中的指令由处 理器被执行时,使得能够执行一种动力电池测试方法,所述方法包括:获取汽车中动力电池 的数学模型;根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型;建立石块的 有限元模型;根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与 所述石块碰撞时所述动力电池的性能。
[0069]本发明提出了一种计算机程序产品,当所述计算机程序产品中的指令处理器执行 时,使得能够执行一种动力电池测试方法,所述方法包括:获取汽车中动力电池的数学模 型;根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型;建立石块的有限元模 型;根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与所述石块 碰撞时所述动力电池的性能。
[0070]本发明提供的动力电池测试方法及装置,通过获取汽车中动力电池的数学模型, 根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型,建立石块的有限元模型, 并根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与所述石块碰 撞时所述动力电池的性能,能够在汽车的开发设计过程中,对动力电池在托底时的性能进 行测试,避免动力电池性能过差导致托底时容易爆炸或起火,提高了汽车的安全性,节约了 设计及优化的成本和时间。
[0071] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变 得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0072] 图1为本发明实施例一提供的动力电池测试方法的流程图;
[0073] 图2为本发明实施例二提供的动力电池测试方法的流程图;
[0074]图3为本发明实施例三提供的动力电池测试装置的结构框图。
具体实施方式
[0075]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0076]下面参考附图描述本发明实施例的动力电池测试方法及装置。
[0077] 本发明提供一种动力电池测试方法。图1为本发明实施例一提供的动力电池测试 方法的流程图。如图1所示,本实施例中的方法,可以包括:
[0078] 步骤101、获取汽车中动力电池的数学模型。
[0079] 所述动力电池的数学模型可以包括动力电池的形状、尺寸、质量、质心、材料、力学 性能等,可以通过CAD (Computer Aided Design,计算机辅助设计)等软件建立或导入数学 模型。
[0080]所述动力电池的数学模型可以从汽车参数数据库中获取,也可以由用户自行输 入。
[0081]步骤102、根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型。
[0082]所述电池可以包括壳体和模组,所述模组包括多个电池单体,放置在所述壳体中。 根据动力电池的数学模型,可以建立整个电池的有限元模型。或者,优选的是,可以建立壳 体的有限元模型,而电池单体用简化模型来代替,这样既能够实现电池性能的测试,又可以 简化建模过程,提高处理效率。
[0083]相应的,本步骤中的根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元 模型,可以包括:
[0084]对所述动力电池的数学模型进行网格处理,建立所述动力电池的壳体对应的有限 元模型;建立所述动力电池模组中的电池单体的简化模型,所述简化模型包括电池单体的 形状、质心、质量、材料和力学性能;赋予所述动力电池的材料及属性,具体地,可以为动力 电池中各个部件赋予材料及属性,所述属性可以为薄板或其它类型;建立所述动力电池中 壳体与模组的连接关系并定义所述壳体与模组的接触类型,所述连接关系可以为螺接或其 它关系,所述接触类型可以为面与面接触或其它类型。
[0085]步骤103、建立石块的有限元模型。
[0086]具体地,可以首先确定石块的形状和材质,然后根据所述形状和材质,建立石块的 有限元模型。所述石块的形状和材质可以采用默认设置,也可以由用户输入。
[0087]所述石块的形状可以包括:圆柱形、球形、方形、不规则形状等。所述石块的材质可 以包括:岩石、钢材、水泥等。
[0088]或者,也可以根据汽车中其它部件的模型,建立石块的有限元模型。在汽车托底 时,可能会有其它部件掉落并与动力电池发生碰撞,因此可以将这些部件的模型作为石块 的模型,测试动力电池与其碰撞时的性能。例如,可以根据汽车动力总成的模型,建立相应 的有限元模型,作为石块的有限元模型进行模拟碰撞试验。
[0089] 在本步骤中,可以建立多个石块的有限元模型,在后续测试过程中,可以利用多个 石块与动力电池进行多次模拟碰撞,检测不同碰撞条件下动力电池的性能。
[0090] 优选的是,本实施例中,可以建立如下四种石块的有限元模型:
[0091] 石块模型一:圆柱水泥墩模型;
[0092] 石块模型二:圆球落石模型;
[0093] 石块模型三:本车动力总成模型;
[0094] 石块模型四:圆球钢材模型。
[0095] 在测试时,可以依次根据上述四种石块模型对动力电池进行碰撞性能分析。
[0096] 本实施例中,步骤103与步骤101至步骤1〇2的顺序可以互换,只要能够实现在测试 前完成动力电池的建模和石块的建模即可。
[0097]步骤104、根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电 池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能。
[0098] 本实施例中,可以利用CAE (Computer Aided Engineering,计算机辅助工程)软件 来辅助进行动力电池性能测试,所述CAE软件可以包括但不限于:SolidWorks、ansys、 abaqus、nas tran、LS-DYNA 等。
[00"]在CAE软件中,建立了动力电池的有限元模型和石块的有限元模型之后,就可以根 据建立的模型测试所述动力电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能。所述碰撞时的性 能包括但不限于:应力、位移量、能量变化等。
[0100]在获得动力电池碰撞时的性能后,可以根据预先设置的阈值来判断性能是否满足 要求,例如性能超过阈值,则认为不满足要求。或者,也可以将获得的动力电池碰撞时的性 能以及碰撞动画显示给用户,供用户判断动力电池性能是否符合要求。
[01 01 ]优选的是,还可以在测试所述动力电池的性能之前,获取汽车中除动力电池以外 其它各部件的数学模型或者形状、质量、质心、材料、力学性能、连接关系等参数。
[0102]然后,可以根据所述各部件的数学模型,建立各部件的有限元模型,在测试时,可 以根据所述动力电池的有限元模型、石块的有限元模型以及所述各部件的模型,测试所述 动力电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能,能够更加真实地模拟动力电池的实际受 力,提高检测准确性。
[0103]如果整车或整车中部分零部件的数学模型在设计前期无法收集,可以以其质量及 质心位置等参数代替。例如,在网格处理时,可以使用在质心位置加上质量模拟对应的零部 件。
[0104]本实施例提供的动力电池测试方法,通过获取汽车中动力电池的数学模型,根据 所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型,建立石块的有限元模型,并根 据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与所述石块碰撞时 所述动力电池的性能,能够在汽车的开发设计过程中,对动力电池在托底时的性能进行测 试,避免动力电池性能过差导致托底时爆炸或起火,提高了汽车的安全性,节约了设计及优 化的成本和时间。
[0105]实施例二
[0106]本发明实施例二提供一种动力电池测试方法。图2为本发明实施例二提供的动力 电池测试方法的流程图。如图2所示,本实施例中的方法,可以包括:
[0107] 步骤201、获取汽车中动力电池的数学模型。
[0108]步骤2〇2、根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型。
[0109]步骤2〇3、建立石块的有限元模型。
[0110]本实施例中,步骤2〇1至步骤2〇3的具体实现原理与实施例一中的步骤1〇1至步骤 103类似,此处不再赘述。
[0111]步骤204、设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者, 设定约束条件为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力。
[0112] 步骤2〇5、根据设定的预设条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰 撞时的应力和位移量。
[0113] 本实施例中的位移量,可以是指动力电池在碰撞时的变形量。例如,动力电池碰撞 时向内凹陷20mm,则所述位移量可以为20mm。
[0114] 步骤2〇6、判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值 或位移量阈值,从而确定所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否满足要求。
[0115] 本实施例中,通过步骤2〇4至步骤206来实现根据所述动力电池的有限元模型和石 块的有限元模型,测试所述动力电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能。 L〇116」在测试时,可以先议定约束条件,约束条件可以为约束石块、汽车移动(g卩动力电 池移动)或者约束汽车、石块移动,从而模拟两种不同的工况。在汽车移动的工况下,通过限 定车速来进行模拟实验,在石块移动的工况下,通过限定碰撞力来进行模拟实验。
[0117]可以从以上两种类型的工况中任选一种来进行动力电池性能测试,也可以对两种 类型的工况均进行测试,更加全面地判断动力电池性能是否满足要求。
[0118]以对两种类型的工况均进行测试为例,可以首先设定约束条件为约束石块、汽车 移动,并设置碰撞时汽车的车速,例如车速设置为2〇km/h。根据设置的车速,利用CAE软件对 动力电池在碰撞时的应力和位移量进行求解,并对应力和位移量是否满足要求进行判断。 [0119]在约束石块、汽车移动的约束条件下,可以针对不同的车速进行多次测试,每次测 试对应的车速可以等距增加或减少。例如,车速可以按2〇km/h、40km/h、60km/h、80km/h、 1 OOkm/h等距计算,或按1 Okm/h、3〇km/h、5〇km/h、7〇km/h、90km/h等距计算,当最高车速不在 如上计算条件中时,对最高车速需单独进行计算。
[0120]然后,可以设定约束条件为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力,例如碰 撞力设置为20KN。根据设置的碰撞力,利用CAE软件对动力电池在碰撞时的应力和位移量进 行求解,并对应力和位移量是否满足要求进行判断。
[0121 ]在约束汽车、石块移动的约束条件下,可以针对不同的碰撞力进行多次测试。例 如,碰撞力可以按20謂、50謂、100謂、200謂等值进行设置。
[0122]在每一种车速或碰撞力的条件下,可以均对多个石块模型分别进行测试。也可以 在设置车速的条件下,对全部石块模型分别进行测试,而在设置碰撞力的条件下,只对圆球 状的石块模型进行测试,提高整体测试效率。
[0123]在获得判断结果后,可以将判断结果显示给用户。进一步地,还可以进行碰撞动画 演示,并显示应力/位移量随时间或位置的变化曲线。
[0124]判断结果可以分两部分,分别为对应力的判断和对位移量的判断:判断所述动力 电池在碰撞时的应力是否大于相应的应力阈值,若大于,则确定所述动力电池在碰撞时的 应力不满足要求;判断所述动力电池在碰撞时的位移量是否大于相应的位移量阈值,若大 于,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不满足要求。下面分别说明。
[0125]对应力进行判断时,应力阈值可以根据动力电池的材料来确定。具体地,可以根据 所述动力电池的材料,确定所述动力电池的抗拉强度,然后根据所述抗拉强度,确定所述应 力阈值。所述应力阈值可以为所述抗拉强度的值,或者略小于所述抗拉强度的值。
[0126]例如,动力电池采用某种材料制成,该材料的抗拉强度为400MPa,则所述应力阈值 可以为400MPa。若动力电池在碰撞时的应力小于4〇〇MPa,则认为动力电池在碰撞时的应力 满足要求,反之则认为不满足要求。
[0127]对位移量进行判断时,位移量阈值可以根据电池单体的性能来确定。优选的是,普 通工况下对应的位移量阈值和极限工况下对应的位移量阈值可以不同。将极限工况下对应 的位移量阈值记为第一位移量阈值,将普通工况下对应的位移量阈值记为第二位移量阈 值。所述第一位移量阈值大于所述第二位移量阈值。
[0128]相应的,判断所述动力电池在碰撞时的位移量是否大于相应的位移量阈值,从而 确定所述动力电池在碰撞时的位移量是否满足要求,可以包括:
[0129]在汽车车速超过车速阈值或碰撞力超过碰撞力阈值的极限工况下,若所述动力电 池的电池单体在碰撞时的位移量大于第一位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位 移量不满足要求;在汽车车速未超过车速阈值或碰撞力未超过碰撞力阈值的普通工况下, 若所述动力电池在碰撞时的位移量大于第二位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的 位移量不满足要求。
[0130]所述车速阈值或碰撞力阈值是普通工况和极限工况的分界线。若设置的车速大于 车速阈值,则为极限工况,反之为普通工况;若设置的碰撞力大于碰撞力阈值,则为极限工 况,反之为普通工况。所述车速阈值和碰撞力阈值可以根据实际需要来设置,例如,对于一 般需求的汽车来说,所述车速阈值可以为60km/h,碰撞力阈值可以为50KN。
[0131]在普通工况下,动力电池不应有超过所述第二位移量阈值的变形,若有超过所述 第二位移量阈值的变形,就可以认为不满足要求;在极限工况下,动力电池的电池单体不应 有超过所述第一位移量阈值的变形,动力电池的其它部件如壳体等可以不遵从此限制。 [0132] 所述第一位移量阈值和所述第二位移量阈值可以根据电池单体的性能来确定。具 体地,可以获取电池单体发生爆炸或起火时对应的位移量的临界值;根据所述位移量的临 界值,确定第一位移量阈值和第二位移量阈值。
[0133]所述临界值可以通过电池试验获得,临街值的确定原则是:超过这个临界值时电 池单体就会发生爆炸或起火。假设在试验过程中,电池单体变形超过40mm就会爆炸或起火, 而在40mm以下相对安全,则所述临界值可以为40_。
[0134] 所述第一位移量阈值可以为所述临界值,例如可以为40mm。所述第二位移量阈值 可以小于所述临界值,优选的是,第二位移量阈值的设定可以满足动力电池在碰撞后依然 能够继续使用的条件,例如动力电池碰撞时的位移量在20mm以内时,不影响后续使用,则所 述第二位移量阈值可以为20mm。
[0135] 按照上述假设,在动力电池测试过程中,当车辆按60km/h以下车速或碰撞力低于 50KN完成碰撞时,动力电池的壳体及其内部零部件不应有超过20mra的变形;当车辆按60km/ h以上车速或碰撞力高于50KN完成碰撞时,电池单体不应有超过40mm的变形。
[0136] 本实施例中,对普通工况和极限工况进行了区分,不同工况下的阈值不同。在极限 工况下,保证动力电池不爆炸或起火,维护用户的生命和财产安全。在普通工况下,保证动 力电池碰撞完后还能继续使用,提高动力电池的使用寿命。
[0137] 进一步地,还可以针对动力电池的不同部件设置不同的应力阈值和位移量阈值, 例如,壳体的应力阈值为400MPa,模组的应力阈值为200MPa;或者,针对不同位置设置不同 的应力阈值和位移量阈值,例如,壳体靠近电池单体处的位移量阈值为20mm,壳体边缘部分 的位移量阈值为30mm。
[0138] 在测试时,可以获取动力电池各个部件或各个位置的应力及位移量,分别判断不 同部件或位置的应力及位移量是否满足要求。
[0139]本实施例提供的动力电池测试方法,通过设定约束条件并设置碰撞时汽车的车速 或碰撞力,根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的 应力和位移量,将所述动力电池在碰撞时的应力或位移量与相应的应力阈值或位移量阈值 进行比较,能够测试不同工况下所述动力电池的应力或位移量是否满足要求,更加全面准 确地实现动力电池的性能分析。
[0140] 在上述各实施例提供的技术方案的基础上,优选的是,还可以对不满足要求的动 力电池进行改进,对改进结果进行进一步网格划分并在各工况下重新进行求解分析。
[0141]具体地,若所述动力电池在碰撞时的位移量不满足要求,则可以增加动力电池壳 体的厚度或强度,或者增加动力电池的壳体与模组的间隙,并重新进行测试,直至碰撞时的 位移量满足要求。若所述动力电池在碰撞时的应力不满足要求,则可以增加动力电池壳体 的厚度,并重新进行测试,直至碰撞时的应力满足要求。
[0142] 实施例三
[0143]本发明实施例三提供一种动力电池测试装置。图3为本发明实施例三提供的动力 电池测试装置的结构框图。如图3所示,本实施例中的装置,可以包括:
[0144]获取模块3〇1,用于获取汽车中动力电池的数学模型;
[0145]电池模型建立模块3〇2,用于根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的 有限元模型;
[0146] 石块模型建立模块3〇3,用于建立石块的有限元模型;
[0147]测试模块3〇4,用于根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所 述动力电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能。
[0148]本实施例中的动力电池测试装置,可以用于执行上述任一实施例所述的动力电池 测试方法,具体实现原理和过程可参照前述实施例,此处不再赘述。
[0149] 本实施例提供的动力电池测试装置,通过获取汽车中动力电池的数学模型,根据 所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型,建立石块的有限元模型,并根 据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与所述石块碰撞时 所述动力电池的性能,能够在汽车的开发设计过程中,对动力电池在托底时的性能进行测 试,避免动力电池性能过差导致托底时容易爆炸或起火,提高了汽车的安全性,节约了设计 及优化的成本和时间。
[0150] 进一步地,所述测试模块304具体用于:
[0151]设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者,设定约束 条件为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力;
[0152] 根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的应 力和位移量;
[0153] 判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值或位移量 阈值,从而确定所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否满足要求。
[0154] 进一步地,所述测试模块304还用于:
[0155]若所述动力电池在碰撞时的位移量不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强 度,或者增加动力电池的壳体与模组的间隙,并重新进行测试,直至碰撞时的位移量满足要 求;
[0156] 若所述动力电池在碰撞时的应力不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强 度,并重新进行测试,直至碰撞时的应力满足要求。
[0157] 进一步地,所述测试模块304还用于:
[0158]在判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值或位移 量阈值之前,获取电池单体发生爆炸或起火时对应的位移量的临界值;
[0159]根据所述位移量的临界值,确定所述位移量阈值;
[0160]根据所述动力电池的材料,确定所述动力电池的抗拉强度;
[0161] 根据所述抗拉强度,确定所述应力阈值。
[0162] 进一步地,所述测试模块304具体用于:
[0163]设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者,设定约束 条件为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力;
[0164] 根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的应 力和位移量;
[0165]判断所述动力电池在碰撞时的应力是否大于相应的应力阈值,从而确定所述动力 电池在碰撞时的应力是否满足要求;
[0166] 在汽车车速超过车速阈值或碰撞力超过碰撞力阈值的极限工况下,若所述动力电 池在碰撞时的位移量大于第一位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不满足 要求;
[0167] 在汽车车速未超过车速阈值或碰撞力未超过碰撞力阈值的普通工况下,若所述动 力电池在碰撞时的位移量大于第二位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不 满足要求;
[0168]其中,所述第一位移量阈值大于所述第二位移量阈值。
[0169] 进一步地,所述电池模型建立模块302具体用于:
[0170]对所述动力电池的数学模型进行网格处理,建立所述动力电池的壳体对应的有限 元模型;
[0171]建立所述动力电池模组中的电池单体的简化模型,所述简化模型包括电池单体的 形状、质心、质量、材料和力学性能;
[0172]赋予所述动力电池的材料及属性;
[0173]建立所述动力电池中壳体与模组的连接关系并定义所述壳体与模组的接触类型。 [0174] 进一步地,所述石块模型建立模块303具体用于:
[0175]确定石块的形状和材质,根据所述形状和材质,建立石块的有限元模型;
[0176]或者,根据汽车动力总成的模型,建立石块的有限元模型。
[0177]在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任 一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。
[0178] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三 个等,除非另有明确具体的限定。
[0179] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括 一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部 分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺 序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明 的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0180] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用 于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供 指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执 行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设 备而使用。就本说明书而言,〃计算机可读介质〃可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传 输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装 置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电 连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器 (ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存 储器(CDR0M)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的 介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其 他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
[0181]应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述 实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件 或固件来实现。如,如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技 术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离 散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编 程门阵列(FPGA)等。
[0182] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步 骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介 质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0183]此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以 是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模 块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如 果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机 可读取存储介质中。
[0184]上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描 述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限 制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变 型。

Claims (17)

1. 一种动力电池测试方法,其特征在于,包括: 获取汽车中动力电池的数学模型; 根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元模型; 建立石块的有限元模型; 根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力电池与所述石块 碰撞时所述动力电池的性能。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述动力电池的有限元模型和石块的 有限元模型,测试所述动力电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能,包括: 设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者,设定约束条件 为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力; 根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的应力和 位移量; 判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值或位移量阈值, 从而确定所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否满足要求。
3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括: 若所述动力电池在碰撞时的位移量不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强度, 或者增加动力电池的壳体与模组的间隙,并重新进行测试,直至碰撞时的位移量满足要求; 若所述动力电池在碰撞时的应力不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强度,并 重新进行测试,直至碰撞时的应力满足要求。
4. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在判断所述动力电池在碰撞时的应力或位 移量是否大于相应的应力阈值或位移量阈值之前,还包括: 获取电池单体发生爆炸或起火时对应的位移量的临界值; 根据所述位移量的临界值,确定所述位移量阈值; 根据所述动力电池的材料,确定所述动力电池的抗拉强度; 根据所述抗拉强度,确定所述应力阈值。
5. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,判断所述动力电池在碰撞时的位移量是否 大于相应的位移量阈值,从而确定所述动力电池在碰撞时的位移量是否满足要求,包括: 在汽车车速超过车速阈值或碰撞力超过碰撞力阈值的极限工况下,若所述动力电池的 电池单体在碰撞时的位移量大于第一位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量 不满足要求; 在汽车车速未超过车速阈值或碰撞力未超过碰撞力阈值的普通工况下,若所述动力电 池在碰撞时的位移量大于第二位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不满足 要求; 其中,所述第一位移量阈值大于所述第二位移量阈值。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,根据所述动力电池的数学模型, 建立所述动力电池的有限元模型,包括: 对所述动力电池的数学模型进行网格处理,建立所述动力电池的壳体对应的有限元模 型; 建立所述动力电池模组中的电池单体的简化模型,所述简化模型包括电池单体的形 状、质心、质量、材料和力学性能; 赋予所述动力电池的材料及属性; 建立所述动力电池中壳体与模组的连接关系并定义所述壳体与模组的接触类型。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,建立石块的有限元模型,包括: 确定石块的形状和材质,根据所述形状和材质,建立石块的有限元模型; 或者,根据汽车动力总成的模型,建立石块的有限元模型。
8. —种动力电池测试装置,其特征在于,包括: 获取模块,用于获取汽车中动力电池的数学模型; 电池模型建立模块,用于根据所述动力电池的数学模型,建立所述动力电池的有限元 模型; 石块模型建立模块,用于建立石块的有限元模型; 测试模块,用于根据所述动力电池的有限元模型和石块的有限元模型,测试所述动力 电池与所述石块碰撞时所述动力电池的性能。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述测试模块具体用于: 设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者,设定约束条件 为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力; 根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的应力和 位移量; 判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值或位移量阈值, 从而确定所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否满足要求。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述测试模块还用于: 若所述动力电池在碰撞时的位移量不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强度, 或者增加动力电池的壳体与模组的间隙,并重新进行测试,直至碰撞时的位移量满足要求; 若所述动力电池在碰撞时的应力不满足要求,则增加动力电池壳体的厚度或强度,并 重新进行测试,直至碰撞时的应力满足要求。
11. 根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述测试模块还用于: 在判断所述动力电池在碰撞时的应力或位移量是否大于相应的应力阈值或位移量阈 值之前,获取电池单体发生爆炸或起火时对应的位移量的临界值; 根据所述位移量的临界值,确定所述位移量阈值; 根据所述动力电池的材料,确定所述动力电池的抗拉强度; 根据所述抗拉强度,确定所述应力阈值。
12. 根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述测试模块具体用于: 设定约束条件为约束石块、汽车移动,并设置碰撞时汽车的车速;或者,设定约束条件 为约束汽车、石块移动,并设置碰撞时的碰撞力; 根据设定的约束条件以及设置的车速或碰撞力,测试所述动力电池在碰撞时的应力和 位移量; 判断所述动力电池在碰撞时的应力是否大于相应的应力阈值,从而确定所述动力电池 在碰撞时的应力是否满足要求; 在汽车车速超过车速阈值或碰撞力超过碰撞力阈值的极限工况下,若所述动力电池在 碰撞时的位移量大于第一位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不满足要 求; 在汽车车速未超过车速阈值或碰撞力未超过碰撞力阈值的普通工况下,若所述动力电 池在碰撞时的位移量大于第二位移量阈值,则确定所述动力电池在碰撞时的位移量不满足 要求; 其中,所述第一位移量阈值大于所述第二位移量阈值。
13. 根据权利要求8-12任一项所述的装置,其特征在于,所述电池模型建立模块,具体 用于: 对所述动力电池的数学模型进行网格处理,建立所述动力电池的壳体对应的有限元模 型; 建立所述动力电池模组中的电池单体的简化模型,所述简化模型包括电池单体的形 状、质心、质量、材料和力学性能; 赋予所述动力电池的材料及属性; 建立所述动力电池中壳体与模组的连接关系并定义所述壳体与模组的接触类型。
14. 根据权利要求8_12任一项所述的装置,其特征在于,所述石块模型建立模块,具体 用于: 确定石块的形状和材质,根据所述形状和材质,建立石块的有限元模型; 或者,根据汽车动力总成的模型,建立石块的有限元模型。 15」了种计算机设备,其特征在于,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理 器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时,实现如权利要求卜7中 任一项所述的方法。 、I6. 一种非临时性计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序 被处理器执行时实现如权利要求1 —7中任一项所述的方法。 I7 •—种计算机程序产品,当所述计算机程序产品中的指令由处理器执行时,执行如权 利要求1-7中任一项所述的方法。
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