电芯建模方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本公开涉及电池包结构有限元仿真技术领域，尤其涉及一种电芯建模方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.在目前电芯结构仿真领域中，结构仿真工程师建立电芯有限元模型时，往往使用前需要处理软件对电芯进行简化建模，用方块或者圆柱体来模拟方形及圆柱电芯，采用全体实体单元建模的方法。
3.这种传统划分网格的方法，在面对目前设计的无模组技术(cell to pack，ctp)和电池集成在底盘(cell to chassis，ctc)精细化结构时，因为电芯内部结构较为复杂，实体均质性网格建模方法无法正确反馈出电池包对电芯结构的影响，不能完全识别出电芯存在的结构设计风险，而采用非均质性电芯建模的方式又必须对电芯进行特别细化，极大的增加了网格数量，导致计算速度大幅度降低，影响仿真开发效率。


技术实现要素：

4.本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本公开的一个目的在于提出一种电芯建模方法。
6.本公开的第二个目的在于提出一种电芯建模装置。
7.本公开的第三个目的在于提出一种电子设备。
8.本公开的第四个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。
9.本公开的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。
10.为达上述目的，本公开第一方面实施方式提出了一种电芯建模方法，包括：获取初始电芯模型，并将所述初始电芯模型进行三维转换，以生成三维电芯模型；对所述三维电芯模型进行数据清理，并将清理后的所述三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件；对不同的所述组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型。
11.根据本公开的一个实施方式，所述三维电芯模型的组件包括电池内部结构、电芯外壳、卷芯、极耳、软连接和电解液，所述对不同的所述组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型，包括：对所述电池内部结构、所述卷芯和所述极耳进行3d网格划分；以及，对所述电芯外壳进行2d网格划分；以及，对所述软连接和所述电解液进行1d网格划分。
12.根据本公开的一个实施方式，所述电池内部结构包括重点分析位置和非重点分析位置，对所述电池内部结构进行3d网格划分，包括：基于第一网格尺寸对所述重点分析位置进行3d网格划分，以及基于第二网格尺寸对所述非重点分析位置进行3d网格划分，其中，所述第一网格尺寸小于所述第二网格尺寸。
13.根据本公开的一个实施方式，所述对所述电芯外壳进行2d网格划分，包括：对所述电芯外壳按照不同厚度、圆角以及顶盖激光焊进行模型细化切分，并对所述电芯外壳进行
抽中面处理，对厚度不同的电芯外壳进行2d网格划分。
14.根据本公开的一个实施方式，所述电芯外壳包括外壳结构、倒角位置，所述对厚度不同的外壳进行2d网格划分，包括：基于第三网格尺寸对所述外壳结构进行2d网格划分，以及，基于第四网格尺寸对所述倒角位置进行2d网格划分。
15.根据本公开的一个实施方式，对所述卷芯和所述极耳进行3d网格划分，包括：将所述卷芯和所述极耳划划分为一个整体结构，并对所述整体结构进行3d网格划分。
16.根据本公开的一个实施方式，将所述软连接和所述三维电芯模型的电芯上盖之间建立线性弹簧单元连接；以及，将所述卷芯的侧面与所述电芯外壳之间建立线性弹簧单元连接。
17.为达上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种电芯建模装置，包括：获取模块，用于获取初始电芯模型，并将所述初始电芯模型进行三维转换，以生成三维电芯模型；建立模块，用于对所述三维电芯模型进行数据清理，并将清理后的所述三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件；划分模块，用于对不同的所述组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型。
18.为达上述目的，本公开第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现如本公开第一方面实施例所述的电芯建模方法。
19.为达上述目的，本公开第四方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于实现如本公开第一方面实施例所述的电芯建模方法。
20.为达上述目的，本公开第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时用于实现如本公开第一方面实施例所述的电芯建模方法。
21.通过对不同的组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，可以保证各个部件仿真精度的同时，有效的减少了网格数量，为提升后续通过模型进行处理和分析的工作效率和准确度，同时可以降低建模成本。
附图说明
22.图1是本公开一个实施方式的一种电芯建模方法的示意图；
23.图2是本公开一个实施方式的电芯模型网格的示意图；
24.图3是本公开一个实施方式的另一种电芯建模方法的示意图；
25.图4是本公开一个实施方式的一种电芯建模装置的示意图；
26.图5是本公开一个实施方式的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
27.下面详细描述本公开的实施例，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，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
28.图1为本公开提出的一种电芯建模方法的一种示例性实施方式的示意图，如图1所示，该电芯建模方法包括以下步骤：
29.s101，获取初始电芯模型，并将初始电芯模型进行三维转换，以生成三维电芯模型。
30.本技术实施例的电芯建模方法可应用于对车辆电池建模的场景中，本技术实施例的电芯建模的执行主体可为本技术实施例的电芯建模装置，该电芯建模装置可以设置在电子设备上。
31.在本公开实施例中，初始电芯模型可为多种，此处不作任何限定，举例来说，初始电芯模型可为cad模型，该cad模型可为提前设计好的，并存储在电子设备的存储空间中，以方便在需要时调取使用。
32.在获取到初始电芯模型后，可通过三维(3-dimension，3d)软件对初始电芯模型进行3d转换，以转换为三维电芯模型。
33.s102，对三维电芯模型进行数据清理，并将清理后的三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件。
34.在本公开实施例中，数据清理的方法可为多种，此处不作任何限定。举例来说，可为对整体结构影响较小的圆角，倒角，台阶，标签，微小特征等进行几何清理，以圆角移除原则为例，应遵循：占结构整体比例不高的圆角；不必要的圆角，如外观圆角；不关注区域的圆角等等，倒角，台阶，标签，微小特征可大致同原则去除。
35.将清理后的三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件，可首先将特征清理完成的零件模型，于3d建模软件里以stp格式导出，并在hypermesh有限元软件汇入打开，将电芯模型进行结构分类将顶盖，电芯外壳，卷芯，极耳，软连接，电解液分别建立component。这一操作的目的是为了对不同的零件进行不同的有限元建模处理。
36.s103，对不同的组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型。
37.在本公开实施例中，网格划分就是把模型分成很多小的单元，作为有限元分析前处理的重中之重，网格划分与计算目标的匹配程度、网格的质量好坏，决定了后期有限元计算的质量。网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑。如图2所示，网格尺寸越大，则网格数量越少，精度越低，
38.在本公开实施例中，为了在减少网格数量，但不影响模型精度的情况下，可通过对不同的组件设置不同的维度和网格尺寸进行网格划分。举例来说，可对需要重点分析的结构进行高精度高纬度的网格划分，而对一些不需要过多处理的结构，进行低纬度低精度的网格划分。
39.在本公开实施例中，首先获取初始电芯模型，并将初始电芯模型进行三维转换，以生成三维电芯模型，然后对三维电芯模型进行数据清理，并将清理后的三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件，最后对不同的组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型。通过对不同的组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，可以保证各个部件仿真精度的同时，有效的减少了网格数量，为提升后续通过模型进行处理和分析的工作效率和准确度，同时可以降低建模成本。
40.上述实施例中，三维电芯模型的组件包括电池内部结构、电芯外壳、卷芯、极耳、软连接和电解液，对不同的组件按照不同分辨率进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型，还可通过图3进一步解释，该方法包括：
41.s301，对电池内部结构、卷芯和极耳进行3d网格划分。
42.在本公开实施例中，电池内部结构包括重点分析位置和非重点分析位置，对电池内部结构进行3d网格划分可基于第一网格尺寸对重点分析位置进行3d网格划分，以及基于第二网格尺寸对非重点分析位置进行3d网格划分，其中，第一网格尺寸小于第二网格尺寸。需要说明的是，第一网格尺寸和第二网格尺寸可为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。
43.举例来说，可对电芯顶盖进行切分，将结构分析的重点分析位置，例如可包括极柱、防爆阀，顶盖激光焊道等，对其特征进行局部切分，进行精细化网格处理建模，基本网格尺寸为第一网格尺寸，例如第一网格尺寸可为1mm。对于其余不重点分析的位置可以采用通用网格划分处理，基本网格尺寸为第二网格尺寸，例如第一网格尺寸可为3mm，对电芯顶盖整体划分3d实体网格。
44.对卷芯和极耳进行3d网格划分，可将卷芯和极耳划划分为一个整体结构，并对整体结构进行3d网格划分。该网格尺寸可为提前设定好的，并可根据设计的设计需要进行变更，此处不作任何限定，举例来说，对卷芯和极耳进行3d网格划分的网格尺寸可为8mm。
45.s302，对电芯外壳进行2d网格划分。
46.在本公开实施例中，可对电芯外壳按照不同厚度、圆角以及顶盖激光焊进行模型细化切分，并对电芯外壳进行抽中面处理，对厚度不同的电芯外壳进行2d网格划分。
47.具体地，可基于第三网格尺寸对外壳结构进行2d网格划分，以及，基于第四网格尺寸对倒角位置进行2d网格划分。
48.需要说明的是，第三网格尺寸和第四网格尺寸可为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。
49.s303，对软连接和电解液进行1d网格划分。
50.需要说明的是，电解液和软连接在电池模型的分析和处理中，不需要进行过多的处理和分析，因此，本方案中将软连接和电解液通过1d单元进行表示。
51.在本公开实施例中，可将软连接和电解液使用1d cbush单元，并把软连接与电芯上盖和卷芯结构通过线性弹簧单元(rbe3-cbush-rbe3)的方式进行连接。卷芯大面与侧面采取同样的方式与电芯外壳进行连接。使用1d单元cbush模拟软连接与电解液，并赋予各项异性属性，用来模拟各个方向不同的刚度。
52.在本公开实施例中，对电池内部结构、卷芯和极耳进行3d网格划分，以及对电芯外壳进行2d网格划分，以及对软连接和电解液进行1d网格划分。
53.通过对不同的组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，可以保证各个部件仿真精度的同时，有效的减少了网格数量，为提升后续通过模型进行处理和分析的工作效率和准确度，同时可以降低建模成本。
54.与上述几种实施例提供的电芯建模方法相对应，本公开的一个实施例还提供了一种电芯建模装置，由于本公开实施例提供的电芯建模装置与上述几种实施例提供的电芯建模方法相对应，因此上述电芯建模方法的实施方式也适用于本公开实施例提供的电芯建模
装置，在下述实施例中不再详细描述。
55.图4为本公开提出的一种电芯建模装置的示意图，如图4所示，该电芯建模装置400，包括：获取模块410、建立模块420和划分模块430。
56.其中，获取模块410，用于获取初始电芯模型，并将初始电芯模型进行三维转换，以生成三维电芯模型。
57.建立模块420，用于对三维电芯模型进行数据清理，并将清理后的三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件。
58.划分模块430，用于对不同的组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型。
59.在本公开的一个实施例中，三维电芯模型的组件包括电池内部结构、电芯外壳、卷芯、极耳、软连接和电解液，划分模块430，还用于：对电池内部结构、卷芯和极耳进行3d网格划分；以及，对电芯外壳进行2d网格划分；以及，对软连接和电解液进行1d网格划分。
60.在本公开的一个实施例中，电池内部结构包括重点分析位置和非重点分析位置，划分模块430，还用于：基于第一网格尺寸对重点分析位置进行3d网格划分，以及基于第二网格尺寸对非重点分析位置进行3d网格划分，其中，第一网格尺寸小于第二网格尺寸。
61.在本公开的一个实施例中，划分模块430，还用于：对电芯外壳按照不同厚度、圆角以及顶盖激光焊进行模型细化切分，并对电芯外壳进行抽中面处理，对厚度不同的电芯外壳进行2d网格划分。
62.在本公开的一个实施例中，划分模块430，还用于：基于第三网格尺寸对外壳结构进行2d网格划分，以及，基于第四网格尺寸对倒角位置进行2d网格划分。
63.在本公开的一个实施例中，划分模块430，还用于：将卷芯和极耳划划分为一个整体结构，并对整体结构进行3d网格划分。
64.在本公开的一个实施例中，划分模块430，还用于：将软连接和三维电芯模型的电芯上盖之间建立线性弹簧单元连接；以及，将卷芯的侧面与电芯外壳之间建立线性弹簧单元连接。
65.为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种电子设备500，如图5所示，该电子设备500包括：处理器501和处理器通信连接的存储器502，存储器502存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器501执行，以实现如本公开第一方面实施例的电芯建模方法。
66.为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机实现如本公开第一方面实施例的电芯建模方法。
67.为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例的电芯建模方法。
68.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
69.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一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
70.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公开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。
71.尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种电芯建模方法，其特征在于，包括：获取初始电芯模型，并将所述初始电芯模型进行三维转换，以生成三维电芯模型；对所述三维电芯模型进行数据清理，并将清理后的所述三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件；对不同的所述组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维电芯模型的组件包括电池内部结构、电芯外壳、卷芯、极耳、软连接和电解液，所述对不同的所述组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，包括：对所述电池内部结构、所述卷芯和所述极耳进行3d网格划分；以及，对所述电芯外壳进行2d网格划分；以及，对所述软连接和所述电解液进行1d网格划分。3.根据权利要求2所述的方法其特征在于，所述电池内部结构包括重点分析位置和非重点分析位置，对所述电池内部结构进行3d网格划分，包括：基于第一网格尺寸对所述重点分析位置进行3d网格划分，以及基于第二网格尺寸对所述非重点分析位置进行3d网格划分，其中，所述第一网格尺寸小于所述第二网格尺寸。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述电芯外壳进行2d网格划分，包括：对所述电芯外壳按照不同厚度、圆角以及顶盖激光焊进行模型细化切分，并对所述电芯外壳进行抽中面处理，对厚度不同的电芯外壳进行2d网格划分。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电芯外壳包括外壳结构、倒角位置，所述对厚度不同的电芯外壳进行2d网格划分，包括：基于第三网格尺寸对所述外壳结构进行2d网格划分，以及，基于第四网格尺寸对所述倒角位置进行2d网格划分。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述卷芯和所述极耳进行3d网格划分，包括：将所述卷芯和所述极耳划划分为一个整体结构，并对所述整体结构进行3d网格划分。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述软连接和所述三维电芯模型的电芯上盖之间建立线性弹簧单元连接；以及，将所述卷芯的侧面与所述电芯外壳之间建立线性弹簧单元连接。8.一种电芯建模装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取初始电芯模型，并将所述初始电芯模型进行三维转换，以生成三维电芯模型；建立模块，用于对所述三维电芯模型进行数据清理，并将清理后的所述三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件；划分模块，用于对不同的所述组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行
程序代码对应的程序，以用于实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提出了一种电芯建模方法、装置、电子设备及存储介质，涉及电池包结构有限元仿真技术领域，该方法包括：获取初始电芯模型，并将初始电芯模型进行三维转换，以生成三维电芯模型；对三维电芯模型进行数据清理，并将清理后的三维电芯模型中不同种类的结构分别建立组件；对不同的组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，以获取目标电芯模型。通过对不同的组件按照不同网格尺寸进行不同维度的网格划分，可以保证各个部件仿真精度的同时，有效的减少了网格数量，为提升后续通过模型进行处理和分析的工作效率和准确度，同时可以降低建模成本。建模成本。建模成本。


技术研发人员：贺梦达
受保护的技术使用者：楚能新能源股份有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/19