(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111559973.5 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 天津市捷威动力工业有限公司 地址 300380 天津市西青区西青汽车工业 区开源路1 1号 (72)发明人 刘建明　孙德洋　吴晓刚　马华　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 刘二艳 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种电池模组结构疲劳寿命的仿真分析方 法及其应用 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书9页 附图1页 CN 114282409 A 2022.04.05 CN 114282409 A 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N1f； 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 n11； 优选地， 所述第二阶段的极限循环次数为 n12。 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Dknee1； 优选地， 所述Dknee1＝0.35×(N1f/N2f)0.25； 优选地， 所述第一阶段的极限循环次数为 n11＝Dknee1×N1f； 优选地， 所述第一阶段的疲劳损伤的值 为D11＝n1/n11； 优选地， 所述第二阶段的极限循环次数为 n12＝N1f‑n11； 优选地， 所述第二阶段的疲劳损伤的值 为D12＝n1/n12；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114282409 A 2优选地， 所述 膨胀工况的总损伤的值 为D1， D1＝D11+D12。 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 N2f； 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 n21； 优选地， 所述第二阶段的极限循环次数为 n22。 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 ×v0+×T， 其中 v0+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Dknee2； 优选地， 所述Dknee2＝0.65×(N1f/N2f)0.25； 优选地， 所述第二阶段的极限循环次数为 n22＝Dknee2×N2f； 优选地， 所述第二阶段的疲劳损伤的值 为D22＝n2/n22； 优选地， 所述第一阶段的极限循环次数为 n21＝N2f‑n22； 优选地， 所述第一阶段的疲劳损伤的值 为D21＝n2/n21； 优选地， 所述随机振动工况的总损伤的值 为D2， D2＝D21+D22。 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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114282409 A 3