CN107271361A - 电池模组强度预估方法 - Google Patents

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李鑫
杨振忠
钱龙
罗远江
范华明
孟江波
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Abstract

一种电池模组强度预估方法包括：建立电池模组的有限元模型，所述电池模组包括多个电芯及收容所述多个电芯的壳体；将所述多个电芯之间的连接以及所述多个电芯与所述壳体之间的连接设置为粘胶连接；设置所述多个电芯及所述壳体的材料及材料参数；计算在各个工况条件下的各个粘胶连接处的受力情况，并根据所有粘胶连接处受到的最大力来确定所述粘胶的强度；以及模拟各个粘胶连接失效时所述多个电芯及所述壳体在各个工况条件下的受力情况，并根据每个电芯及所述壳体受到的最大力来确定每个电芯及所述壳体的强度。上述电池模组强度预估方法能在满足电池模组轻量化需要的前提下预估电池模组中粘胶及其它元件强度。

Description

电池模组强度预估方法
【技术领域】
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池模组强度预估方法。
【背景技术】
由于动力电池具有安全性高、循环性好、对环境友好、无毒无害、原材料成本相对低廉等优点，因此，受到了人们的高度关注，并且已经在电动汽车上得到了广泛的使用。
为了适应电动汽车轻量化的发展需求，目前的电池模组在成组过程中使用大量的粘胶来实现各个部件的连接。粘胶的强度影响着整个电池模块的强度，若粘胶的强度不够，则会给电池模组带来了极大的安全隐患。
鉴于此，实有必要提供一种电池模组强度预估方法以克服以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能在满足电池模组轻量化需要的前提下预估电池模组中粘胶及其它元件强度的电池模组强度预估方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种电池模组强度预估方法，所述电池模组强度预估方法包括：
建立电池模组的有限元模型，所述电池模组包括多个电芯及收容所述多个电芯的壳体；
将所述多个电芯之间的连接以及所述多个电芯与所述壳体之间的连接设置为粘胶连接；
设置所述多个电芯及所述壳体的材料及材料参数；
计算在各个工况条件下的各个粘胶连接处的受力情况，并根据所有粘胶连接处受到的最大力来确定所述粘胶的强度；以及
模拟各个粘胶连接失效时所述多个电芯及所述壳体在各个工况条件下的受力情况，并根据每个电芯及所述壳体受到的最大力来确定每个电芯及所述壳体的强度。
相比于现有技术，本发明通过将所述多个电芯之间的连接以及所述多个电芯与所述壳体之间的连接设置为粘胶连接；并通过计算在各个工况条件下的各个粘胶连接处的受力情况，以根据所有粘胶连接处受到的最大力来确定所述粘胶的强度；还通过模拟各个粘胶连接失效时所述多个电芯及所述壳体在各个工况条件下的受力情况，以根据每个电芯及所述壳体受到的最大力来确定每个电芯及所述壳体的强度，从而使所述电池模组强度预估方法能在满足电池模组轻量化需要的前提下预估所述电池模组中粘胶及其它元件强度，进而增强了所述电池模组的安全性。
【附图说明】
图1为本发明的实施例提供的电池模组强度预估方法的流程图。
图2为本发明的实施例提供的电池模组的有限元模型的示意图。
图3为本发明的实施例提供的电池模组的分解图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请一并参阅图1至图3，图1为本发明的实施例提供的电池模组强度预估方法的流程图。根据不同的需求，图1所示的流程图中的步骤的执行顺序可以改变，某些步骤可以拆分为几个步骤，某些步骤可以省略。
步骤S1，建立电池模组100的有限元模型(如图2所示)，所述电池模组100包括多个电芯10及收容所述多个电芯10的壳体20(如图2及图3所示)。在本实施方式中，采用CAE(Computer Aided Engineering，计算机辅助工程)软件来建立所述电池模组100的有限元模型。
步骤S2，将所述多个电芯10之间的连接以及所述多个电芯10与所述壳体20之间的连接设置为粘胶连接。
步骤S3，设置所述多个电芯10及所述壳体20的材料及材料参数。在本实施方式中，所述多个电芯10及所述壳体20的材料参数包括密度、泊松比、弹性数据及塑性数据等。
步骤S4，计算在各个工况条件下的各个粘胶连接处的受力情况，并根据所有粘胶连接处受到的最大力来确定所述粘胶的强度。在本实施方式中，每个工况条件包括电动汽车实际行驶测得的路况数据及/或电动汽车电池模组100的国家标准中所要求的振动、冲击及挤压数据。所述粘胶的强度包括最低抗拉强度及最低抗剪强度等，所述粘胶的强度可以作为所述粘胶的型号选择的参考数据。即，厂家可以根据预估的所述粘胶的强度来选择在实际生产过程中使用的粘胶的型号。
步骤S5，模拟各个粘胶连接失效时所述多个电芯10及所述壳体20在各个工况条件下的受力情况，并根据每个电芯10及所述壳体20受到的最大力来确定每个电芯10及所述壳体20的强度，且根据每个电芯10及所述壳体20受到的最大力来确定哪些位置的粘胶失效对所述电池模组100的强度的影响最大。在本实施方式中，根据每个电芯10及所述壳体20受到的最大力来确定哪些位置的粘胶失效对所述电池模组100的强度的影响最大，可以让厂家在在实际的生产以及出货检验时，对相应的位置进行重点工艺设计及工艺检测，从而提升所述电池模组100的安全性及品质。
请再次参阅图2及图3，所述壳体20包括前端板21、后端板22、两侧板23及四个绝缘板24。所述前端板21、所述后端板22及所述两侧板23围成收容所述多个电芯10的收容空间。所述四个绝缘板24粘胶连接在所述前端板21、所述后端板22及所述两侧板23上。所述多个电芯10粘胶连接在所述四个绝缘板24上。
所述壳体20还包括盖合在所述收容空间上方的盖板25以及设置在所述盖板25上的多个连接片26。每个连接片26用于连接相邻两个电芯10的电极16。
在本实施方式中，“建立电池模组100的有限元模型”的步骤包括：采用六面体网格建立所述前端板21、所述后端板22、所述两侧板23、所述四个绝缘板24、所述盖板25及每个电芯10的有限元模型，采用四边形网格建立每个连接片26的有限元模型。
在本实施方式中，所述前端板21、所述后端板22、所述两侧板23、所述盖板25及所述多个连接片26通过焊接及/或螺栓连接在一起，所述焊接及/或所述螺栓连接通过网格共节点或网格点面耦合实现。
在本实施方式中，所述粘胶连接通过将每两个电芯10之间、每个电芯10与相应的绝缘板24之间以及每个绝缘板24与所述前端板21、所述后端板22及所述两侧板23之间对应部位的节点耦合在一起实现。
本发明通过将所述多个电芯10之间的连接以及所述多个电芯10与所述壳体20之间的连接设置为粘胶连接；并通过计算在各个工况条件下的各个粘胶连接处的受力情况，以根据所有粘胶连接处受到的最大力来确定所述粘胶的强度；还通过模拟各个粘胶连接失效时所述多个电芯10及所述壳体20在各个工况条件下的受力情况，以根据每个电芯10及所述壳体20受到的最大力来确定每个电芯10及所述壳体20的强度，从而使所述电池模组强度预估方法能在满足电池模组100轻量化需要的前提下预估所述电池模组100中粘胶及其它元件强度，进而增强了所述电池模组100的安全性。
本发明并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种电池模组强度预估方法，其特征在于：所述电池模组强度预估方法包括：
建立电池模组的有限元模型，所述电池模组包括多个电芯及收容所述多个电芯的壳体；
将所述多个电芯之间的连接以及所述多个电芯与所述壳体之间的连接设置为粘胶连接；
设置所述多个电芯及所述壳体的材料及材料参数；
计算在各个工况条件下的各个粘胶连接处的受力情况，并根据所有粘胶连接处受到的最大力来确定所述粘胶的强度；以及
模拟各个粘胶连接失效时所述多个电芯及所述壳体在各个工况条件下的受力情况，并根据每个电芯及所述壳体受到的最大力来确定每个电芯及所述壳体的强度。
2.如权利要求1所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：所述电池模组强度预估方法还包括：
模拟各个粘胶连接失效时所述多个电芯及所述壳体在各个工况条件下的受力情况，并根据每个电芯及所述壳体受到的最大力来确定哪些位置的粘胶失效对所述电池模组的强度的影响最大。
3.如权利要求1所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：所述壳体包括前端板、后端板、两侧板及四个绝缘板，所述前端板、所述后端板及所述两侧板围成收容所述多个电芯的收容空间，所述四个绝缘板粘胶连接在所述前端板、所述后端板及所述两侧板上，所述多个电芯粘胶连接在所述四个绝缘板上。
4.如权利要求3所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：所述壳体还包括盖合在所述收容空间上方的盖板以及设置在所述盖板上的多个连接片，每个连接片用于连接相邻两个电芯的电极。
5.如权利要求4所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：“建立电池模组的有限元模型”包括：
采用六面体网格建立所述前端板、所述后端板、所述两侧板、所述四个绝缘板、所述盖板及每个电芯的有限元模型，采用四边形网格建立每个连接片的有限元模型。
6.如权利要求4所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：所述前端板、所述后端板、所述两侧板、所述盖板及所述多个连接片通过焊接及/或螺栓连接在一起，所述焊接及/或所述螺栓连接通过网格共节点或网格点面耦合实现。
7.如权利要求3所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：所述粘胶连接通过将每两个电芯之间、每个电芯与相应的绝缘板之间以及每个绝缘板与所述前端板、所述后端板及所述两侧板之间对应部位的节点耦合在一起实现。
8.如权利要求1所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：所述多个电芯及所述壳体的材料参数包括密度、泊松比、弹性数据及塑性数据。
9.如权利要求1所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：所述粘胶的强度包括最低抗拉强度及最低抗剪强度，所述粘胶的强度是所述粘胶的型号选择的参考数据。
10.如权利要求1所述的电池模组强度预估方法，其特征在于：每个工况条件包括电动汽车实际行驶测得的路况数据及/或电动汽车电池模组的国家标准中所要求的振动、冲击及挤压数据。
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