电池包直线状焊缝的验证方法、装置和电子设备与流程

1.本发明涉及电池包安全验证的技术领域，尤其是涉及一种电池包直线状焊缝的验证方法、装置和电子设备。


背景技术：

2.目前电动汽车技术日益成熟，电池包作为电池模组的载体，其结构性能十分重要，通过实践发现，在实际应用中，该结构存在失效的位置大多在电池包焊缝处，不利于电池包的使用可靠性。
3.当前对电池包安全可靠性进行监控的方式较多，但对电池包焊接过程的模拟计算仍基本处于空白阶段。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池包直线状焊缝的验证方法、装置和电子设备，解决电池包在实际应用过程中由于焊缝失效进而影响使用安全的问题。
5.第一方面，实施例提供一种电池包直线状焊缝的验证方法，所述方法包括：
6.获取电池包在安装点支架上的直线状焊缝，将所述焊缝划分为直线区域和拐角区域；
7.根据用于焊接所述焊缝的移动热源，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷；
8.基于所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷以及有限元单元生死算法，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的残余应变参数；
9.根据所述残余应变参数，对所述焊缝的可靠性进行验证。
10.在可选的实施方式中，将所述焊缝划分为直线区域和拐角区域的步骤，包括：
11.按照移动热源的行走路径，将所述焊缝划分为多个相连接的直线区域和拐角区域。
12.在可选的实施方式中，根据用于焊接所述焊缝的移动热源，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷的步骤，包括：
13.根据移动热源的热流密度，确定所述移动热源对应的模拟方程，其中，所述模拟方程用于表征所述移动热源的热源特性；
14.根据所述直线区域和所述拐角区域对应的时间函数和所述模拟方程，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷。
15.在可选的实施方式中，根据所述直线区域和所述拐角区域对应的时间函数和所述模拟方程，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷的步骤，包括：
16.建立直角坐标系，以及每个所述直线区域和所述拐角区域分别对应的时间函数；
17.根据每个所述直线区域和所述拐角区域分别对应的时间函数，确定所述移动热源沿所述焊缝行走的位置坐标；
18.基于所述移动热源沿所述焊缝行走的位置坐标和所述模拟方程，确定出所述焊缝中每个直线区域和拐角区域对应的热流载荷。
19.在可选的实施方式中，基于所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷以及有限元单元生死算法，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的残余应变参数的步骤，包括：
20.基于有限元单元生死算法，将所述焊缝进行有限元单元划分，并根据每个所述有限元单元所处的直线区域或拐角区域对应的热流载荷，通过对每个所述有限元单元的生死决策控制，得到所述直线区域和所述拐角区域对应的残余应变参数。
21.在可选的实施方式中，所述残余应变参数包括残余应力，根据所述残余应变参数，对所述焊缝的可靠性进行验证的步骤，包括：
22.将所述焊缝中每个直线区域和拐角区域对应的残余应力与预设屈服应力阈值进行比对；
23.若存在所述直线区域或所述拐角区域对应的残余应力大于屈服应力的情况，则对电池包在安装点支架上的直线状焊缝进行调整；
24.若不存在所述直线区域或所述拐角区域对应的残余应力大于屈服应力的情况，则基于电池包在安装点支架上的直线状焊缝进行焊接。
25.在可选的实施方式中，在获取电池包在安装点支架上的直线状焊缝的步骤之前，所述方法还包括：
26.对所述电池包在安装点支架上的焊缝形状进行识别，并根据所述焊缝形状执行相应的验证方法。
27.第二方面，实施例提供一种电池包直线状焊缝的验证装置，所述装置包括：
28.划分模块，获取电池包在安装点支架上的直线状焊缝，将所述焊缝划分为直线区域和拐角区域；
29.第一确定模块，根据用于焊接所述焊缝的移动热源，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷；
30.第二确定模块，基于所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷以及有限元单元生死算法，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的残余应变参数；
31.验证模块，根据所述残余应变参数，对所述焊缝的可靠性进行验证。
32.第三方面，实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述前述实施方式任一项所述的方法的步骤。
33.第四方面，实施例提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现前述实施方式任一项所述的方法的步骤。
34.本发明实施例提供的一种电池包直线状焊缝的验证方法、装置和电子设备，先将待验证焊缝进行区域划分，再通过模拟移动热源对待验证焊缝中直线区域和拐角区域的热流载荷影响，并将基于有限元单元生死算法和上述热流载荷进行焊接模拟，得到焊接后电池包外壳的残余应变参数，进而根据该残余应变参数验证焊缝的可靠性，通过将焊缝设计进行提前验证，保证投入应用的电池包不会因该焊缝设计结构失效，影响可靠性。
35.本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
36.为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例提供的一种电池包直线状焊缝的验证方法流程图；
39.图2为本发明实施例提供的一种电池包直线状焊缝示意图；
40.图3为本发明实施例提供的一种安装点外圈焊接热影响区域应力云图；
41.图4为本发明实施例提供的一种在热影响区内某element中各积分点应力变化曲线示意图；
42.图5为本发明实施例提供的一种电池包直线状焊缝的验证装置的功能模块图；
43.图6为本发明实施例提供的一种电子设备的硬件架构示意图。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
45.目前的电池包在实际应用中，电池包焊缝所在处往往具有较大的失效可能，进而会影响电池包甚至是车辆的应用安全。
46.基于此，本发明实施例提供的一种电池包直线状焊缝的验证方法、装置和电子设备，将验证通过的焊缝设计进行应用，以保证在实际应用中，不会因该电池包的焊缝设计失效，损害电池包的可靠性。
47.为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于电池包直线状焊缝的验证方法进行详细介绍，该方法可用于上位机、服务器、控制器等智能控制设备。
48.图1为本发明实施例提供的一种电池包直线状焊缝的验证方法流程图。
49.如图1所示，该方法包括以下步骤：
50.步骤s102，获取电池包在安装点支架上的直线状焊缝，将焊缝划分为直线区域和拐角区域。
51.参考图2所示，斜线阴影部分可理解为焊缝，该焊缝可划分为七段，包括：直线区域l1、l2、l3和拐角区域corner1、corner2、corner3、corner4。其中，该拐角区域可理解为直线拐角。
52.步骤s104，根据用于焊接焊缝的移动热源，分别确定直线区域和拐角区域对应的热流载荷。
53.其中，通过编写dflux子程序模拟移动热源，该移动热源用于焊接，焊缝的不同区域在该移动热源的作用下，能够具有不同的热流载荷。
54.步骤s106，基于直线区域和拐角区域对应的热流载荷以及有限元单元生死算法，分别确定直线区域和拐角区域对应的残余应变参数。
55.这里，基于不同区域所受的热流载荷，有限元单元生死算法能够模拟出焊缝的焊接，进而得到焊接后，各个区域对应的残余应变参数。
56.步骤s108，根据残余应变参数，对焊缝的可靠性进行验证。
57.在实际应用的优选实施例中，先将待验证焊缝进行区域划分，再通过模拟移动热源对待验证焊缝中直线区域和拐角区域的热流载荷影响，并将基于有限元单元生死算法和上述热流载荷进行焊接模拟，得到焊接后电池包外壳的残余应变参数，进而根据该残余应变参数验证焊缝的可靠性，通过将焊缝设计进行提前验证，保证投入应用的电池包不会因该焊缝设计结构失效，影响可靠性。
58.在一些实施例中，可根据计算效率的考虑，将焊缝进行多区域划分，示例性地，步骤s102中将所述焊缝划分为直线区域和拐角区域的步骤，包括：
59.步骤1.1)，按照移动热源的行走路径，将所述焊缝划分为多个相连接的直线区域和拐角区域。
60.这里，如图2所示，直线区域与拐角区域可首尾相接，进而形成该焊缝。该移动热源可从l1经corner1、corner2、l2、corner3、corner4至l3，也可从l3反向行走至l1，即该行走路径与焊缝的轨迹相重合。
61.在一些实施例中，可将移动热源进行模拟，以得到焊缝不同区域所受到的实际热源影响，示例性地，该步骤s104可通过以下步骤实现，包括：
62.步骤2.1)，根据移动热源的热流密度，确定所述移动热源对应的模拟方程。
63.其中，考虑到当前用于焊接的移动热源的热流密度，可选用双椭球热源作为一种优选的移动热源，模拟方程用于表征所述移动热源的热源特性，该模拟方程可为：
[0064][0065][0066]
其中：a1，a2，b，c为双椭球系数，f1，f2，为前后两热源q1(x,y,z)，q2(x,y,z)的分配系数。
[0067]
步骤2.2)，根据所述直线区域和所述拐角区域对应的时间函数和所述模拟方程，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷。
[0068]
示例性地，已知焊接电压u＝30v，焊接电流i＝80a，效率系数efi＝0.7，焊弧在直线区域行走速度为v1，在拐角区域行走速度为v2，行走时间t，热源功率q＝u*i*efi；可知，移动热源分别在直线区域和拐角区域行走的时间函数。
[0069]
在一些实施例中，上述实施例中的步骤2.2)可包括以下步骤：
[0070]
步骤2.2.1)，建立直角坐标系，以及每个所述直线区域和所述拐角区域分别对应的时间函数。
[0071]
其中，直角坐标系可如图2所示，包括x轴和y轴。每个直线区域和拐角区域分别对应的时间函数可包括：
[0072]
dl1＝v1*t；
[0073]
dcorner1＝l1+v2*(t-l1/v1)；
[0074]
dcorner2＝v2*(t-l1/v1-corner1/v2)；
[0075]
dl2＝corner2+v1*(t-l1/v1-corner1/v2-corner2/v2)；
[0076]
dcorner3＝corner2+l2+v2*(t-l1/v1-corner1/v2-corner2/v2-l2/v1)；
[0077]
dcorner4＝l3+corner4-v2*(t-l1/v1-corner1/v2-corner2/v2-l2/v1-[0078]
corner3/v2)；
[0079]
dl3＝l3-v2*(t-l1/v1-corner1/v2-corner2/v2-l2/v1-corner3/v2-[0080]
corner4/v2)；
[0081]
需要说明的是，移动热源沿焊缝行走的速度与时间的乘积即为路程，进而能够表征出各个区域对应的时间函数，即在当前区域的时间与当前区域的速度乘积为当前区域的路程，其中当前区域的时间为总时间t与前述几个先经过的区域所需时间的差值。
[0082]
步骤2.2.2)，根据每个所述直线区域和所述拐角区域分别对应的时间函数，确定所述移动热源沿所述焊缝行走的位置坐标。
[0083]
可以理解的是，基于每个区域在坐标系中分布情况，将该区域的行走路程，作为移动热源位置坐标的相应坐标。如，l1、l3在坐标系中平行于x轴，故而移动热源在这两个区域行走的路程，用于表征移动热源位置坐标的横坐标；l2、corner3在坐标系中平行于y轴，故而移动热源在这两个区域行走的路程，用于表征移动热源位置坐标的纵坐标。
[0084]
步骤2.2.3)，基于所述移动热源沿所述焊缝行走的位置坐标和所述模拟方程，确定出所述焊缝中每个直线区域和拐角区域对应的热流载荷。
[0085]
示例性地，把每一段焊缝区域都表示成时间t的函数，然后就可以表示出随时间变化的热流载荷，例如当热源在l1上行走时，当热流载荷为：
[0086][0087][0088]
当热源在corner2上行走时，热流载荷为：
[0089][0090][0091]
余下几个区域与上述过程类似，在此不再赘述。
[0092]
在一些实施例中，根据得到的焊缝上变化的热流载荷，进而知晓该焊缝设计情况下，对应的残余应变情况，以便于对该焊缝设计结构的验证；示例性地，该步骤s106还可包括：
[0093]
步骤3.1)，基于有限元单元生死算法，将所述焊缝进行有限元单元划分，并根据每个所述有限元单元所处的直线区域或拐角区域对应的热流载荷，通过对每个所述有限元单元的生死决策控制，得到所述直线区域和所述拐角区域对应的残余应变参数。
[0094]
由于要实现焊料的填充过程，需要利用有限元单元生死技术，同时需要大量载荷步；先把将每个划分的有限元单元全部杀死，然后第一个载荷步激活第一排有限元单元，第二个载荷步激活第二排有限元单元，以此类推，直至所有有限元单元均被激活，以实现该焊缝的模拟焊接过程。
[0095]
作为一种可选的实施例，考虑到载荷步加载数量的众多，可通过python脚本来快速实现单元的生死设定。
[0096]
在一些实施例中，残余应变参数包括残余应力和残余变形，上述实施例中的步骤s108，可通过以下步骤实现，包括：
[0097]
步骤4.1)，将所述焊缝中每个直线区域和拐角区域对应的残余应力与预设屈服应力阈值进行比对；
[0098]
其中，可根据前述实施例步骤获取到各个焊缝区域对应的残余应力和残余变形，残余应力可从如图3安装点外圈焊接热影响区域应力云图和图4在热影响区内某element中各积分点应力变化曲线中获得。
[0099]
步骤4.2)，若存在所述直线区域或所述拐角区域对应的残余应力大于屈服应力的情况，则对电池包在安装点支架上的直线状焊缝进行调整。
[0100]
其中，针对每种焊接材料可设置相应的焊缝结构设计，在该焊缝设计投入电池包生产过程之前，可对该焊缝结构进行验证，若验证不通过，可重新调整该设计，并再次验证。
[0101]
步骤4.3)，若不存在所述直线区域或所述拐角区域对应的残余应力大于屈服应力的情况，则可判断焊缝的直线区域或拐角区域是否存在残余变形，若存在，则仍对电池包在安装点支架上的直线状焊缝进行调整；若不存在，则基于电池包在安装点支架上的直线状焊缝进行焊接。
[0102]
在一些实施例中，为了能够更加准确的焊缝验证结果，可选取与当前焊缝状态对应的验证方法，在获取电池包在安装点支架上的直线状焊缝的步骤s102之前，上述方法还包括：
[0103]
步骤5.1)，对所述电池包在安装点支架上的焊缝形状进行识别，并根据所述焊缝形状执行相应的验证方法。
[0104]
其中，可通过用户输入的焊缝参数、对该安装点支架上的焊缝形状进行采集或对该安装点支架上的焊缝形状进行图像识别，以获知准确的焊缝形状，并依据该形状选取相应的验证方法；其中，若该焊缝形状为直线状，包括的拐角区域也为直线拐角，则可执行步骤s102步骤对应的焊缝验证方法，以便得到较为准确的验证结果。
[0105]
如图5所示，本发明实施例还提供一种电池包直线状焊缝的验证装置200，所述装置包括：
[0106]
划分模块201，获取电池包在安装点支架上的直线状焊缝，将所述焊缝划分为直线区域和拐角区域；
[0107]
第一确定模块202，根据用于焊接所述焊缝的移动热源，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷；
[0108]
第二确定模块203，基于所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷以及有限元单元生死算法，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的残余应变参数；
[0109]
验证模块204，根据所述残余应变参数，对所述焊缝的可靠性进行验证。
[0110]
在一些实施例中，划分模块201，还具体用于，按照移动热源的行走路径，将所述焊缝划分为多个相连接的直线区域和拐角区域。
[0111]
在一些实施例中，第一确定模块202，还具体用于，根据移动热源的热流密度，确定所述移动热源对应的模拟方程，其中，所述模拟方程用于表征所述移动热源的热源特性；根据所述直线区域和所述拐角区域对应的时间函数和所述模拟方程，分别确定所述直线区域和所述拐角区域对应的热流载荷。
[0112]
在一些实施例中，第一确定模块202，还具体用于，建立直角坐标系，以及每个所述直线区域和所述拐角区域分别对应的时间函数；根据每个所述直线区域和所述拐角区域分别对应的时间函数，确定所述移动热源沿所述焊缝行走的位置坐标；基于所述移动热源沿所述焊缝行走的位置坐标和所述模拟方程，确定出所述焊缝中每个直线区域和拐角区域对应的热流载荷。
[0113]
在一些实施例中，第二确定模块203，还具体用于，基于有限元单元生死算法，将所述焊缝进行有限元单元划分，并根据每个所述有限元单元所处的直线区域或拐角区域对应的热流载荷，通过对每个所述有限元单元的生死决策控制，得到所述直线区域和所述拐角区域对应的残余应变参数。
[0114]
在一些实施例中，所述残余应变参数包括残余应力，验证模块204，还具体用于，将所述焊缝中每个直线区域和拐角区域对应的残余应力与预设屈服应力阈值进行比对；若存在所述直线区域或所述拐角区域对应的残余应力大于屈服应力的情况，则对电池包在安装点支架上的直线状焊缝进行调整；若不存在所述直线区域或所述拐角区域对应的残余应力大于屈服应力的情况，则基于电池包在安装点支架上的直线状焊缝进行焊接。
[0115]
在一些实施例中，在获取电池包在安装点支架上的直线状焊缝的步骤之前，所述装置还包括：识别模块，对所述电池包在安装点支架上的焊缝形状进行识别，并根据所述焊缝形状执行相应的验证方法。
[0116]
图6为本发明实施例提供的电子设备300的硬件架构示意图。参见图6所示，该电子设备300包括：机器可读存储介质301和处理器302，还可以包括非易失性存储介质303、通信接口304和总线305；其中，机器可读存储介质301、处理器302、非易失性存储介质303和通信接口304通过总线305完成相互间的通信。处理器302通过读取并执行机器可读存储介质301中电池包直线状焊缝的验证的机器可执行指令，可执行上文实施例描述电池包直线状焊缝的验证方法。
[0117]
本文中提到的机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：ram(radom access memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。
[0118]
非易失性介质可以是非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的非易失性存储介质，或者它们的组合。
[0119]
可以理解的是，本实施例中的各功能模块的具体操作方法可参照上述方法实施例中相应步骤的详细描述，在此不再重复赘述。
[0120]
本发明实施例所提供计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序代码被执行时可实现上述任一实施例所述的电池包直线状焊缝的验证方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
[0121]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0122]
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0123]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0124]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。