一种参数化有限元固态储能电池安全性能计算方法及系统与流程

本发明涉及固态储能电池安全仿真与评估领域，具体涉及一种参数化有限元固态储能电池安全性能计算方法及系统。

背景技术：

1、固态电池是一种新型电池技术，使用固态电解质代替传统液体电解液，具有高能量密度、长寿命、快速充电、广泛工作温度范围和更高安全性等优势。在储能领域，固态电池被视为下一代电池技术，有望提供更好的储能性能和安全性能。但是由于电化学储能电站可能会面临局部高压、电芯高温、短路等情况，从而引发储能电站的起火、爆炸等问题。本发明提出一种评估电池组在受到碰撞等情况下力学性能的方法，对于提高固态储能电池安全性，促进新型电化学储能的发展具有重大意义。

2、目前对于固态储能电池模组的研究大多专注于电池组整体力学性能，将其中的电池单体简单的简化为单一材料的圆柱体进行仿真计算与安全评估。虽然这样的仿真在一定程度上能够反映固态储能电池模组的力学性能，但对于固态储能电池模组中电池单体的力学性能仿真结果误差较大，而且这种简单的对固态储能电池单体进行圆柱简化，也会对电池模组整体的力学性能产生影响。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中固态储能电池模组中电池单体的力学性能仿真结果误差较大的问题，本发明提出了一种参数化有限元固态储能电池安全性能计算方法，包括：

2、基于预先构建的固态单体电池多层psns模型利用参数化建模工具读取模型结构特征并导入结构参数，得到覆盖参数后的模型；

3、基于所述覆盖参数后的模型结合abaqus进行电池组全仿真或电池单体仿真，得到仿真结果；

4、其中，所述固态单体电池多层psns模型是基于固态电池单体的零部件进行建模得到的。

5、优选的，还包括固态单体电池多层psns模型的构建过程，所述构建过程包括：

6、基于空腔圆柱体和实心圆柱体确定shell零部件；

7、基于多个同轴心的圆环柱嵌套确定batterycoil零部件；

8、基于实心圆柱体确定centrebar零部件；

9、将所述shell零部件、所述batterycoil零部件和所述centrebar零部件同轴心组装，得到固态单体电池多层psns模型。

10、优选的，所述基于预先构建的固态单体电池多层psns模型利用参数化建模工具读取模型结构特征并导入结构参数，得到覆盖参数后的模型，包括：

11、将所述固态单体电池多层psns模型导入所述参数化建模工具读取模型结构特征并导入结构参数，得到计算参数；

12、基于所述计算参数进行判定是否满足建模条件，若满足则将所述结构参数和计算参数覆盖所述固态单体电池多层psns模型得到覆盖参数后的模型，否则重新导入结构参数。

13、优选的，所述基于所述覆盖参数后的模型结合abaqus进行电池组全仿真或电池单体仿真，得到仿真结果,包括：

14、将所述覆盖参数后的模型输入模拟器，并基于电池组全仿真或电池单体仿真进行不同处理，得到电池箱完整模型或电池单体模型；

15、设置材料属性并调用abaqus进行所述电池箱完整模型或电池单体模型的仿真，得到仿真结果。

16、优选的，所述并基于电池组全仿真或电池单体仿真进行不同处理，得到电池箱完整模型或电池单体模型，包括：

17、当选择电池组全仿真时，基于电池单体数量选择所述覆盖参数后的模型进行排列组合，得到电池箱完整模型；

18、当选择电池单体模型时，对所述覆盖参数后的模型进行1/4处理施加对称约束，得到电池单体模型。

19、优选的，所述结构参数包括：电池外壳长度、高度、盖帽直径、盖帽厚度、外壳厚度、正极厚度、膈膜厚度、负极厚度和钢芯半径。

20、优选的，所述计算参数包括：电芯直径、电芯高度、嵌套层数和钢芯高度。

21、基于同一发明构思，本发明还提出了一种参数化有限元固态储能电池安全性能计算系统，其特征在于，包括：

22、覆盖参数后的模型模块，用于基于预先构建的固态单体电池多层psns模型利用参数化建模工具读取模型结构特征并导入结构参数，得到覆盖参数后的模型；

23、仿真模块，用于基于所述覆盖参数后的模型结合abaqus进行电池组全仿真或电池单体仿真，得到仿真结果；

24、其中，所述固态单体电池多层psns模型是基于固态电池单体的零部件进行建模得到的。

25、优选的，还包括模型构建模块，所述模型构建模块具体用于：

26、基于空腔圆柱体和实心圆柱体确定shell零部件；

27、基于多个同轴心的圆环柱嵌套确定batterycoil零部件；

28、基于实心圆柱体确定centrebar零部件；

29、将所述shell零部件、所述batterycoil零部件和所述centrebar零部件同轴心组装，得到固态单体电池多层psns模型。

30、优选的，所述覆盖参数后的模型模块，具体用于：

31、将所述固态单体电池多层psns模型导入所述参数化建模工具读取模型结构特征并导入结构参数，得到计算参数；

32、基于所述计算参数进行判定是否满足建模条件，若满足则将所述结构参数和计算参数覆盖所述固态单体电池多层psns模型得到覆盖参数后的模型，否则重新导入结构参数。

33、优选的，所述仿真模块,包括：

34、模型选择子模块，用于将所述覆盖参数后的模型输入模拟器，并基于电池组全仿真或电池单体仿真进行不同处理，得到电池箱完整模型或电池单体模型；

35、仿真处理子模块，用于设置材料属性并调用abaqus进行所述电池箱完整模型或电池单体模型的仿真，得到仿真结果。

36、优选的，所述模型选择子模块，具体用于：

37、当选择电池组全仿真时，基于电池单体数量选择所述覆盖参数后的模型进行排列组合，得到电池箱完整模型；

38、当选择电池单体模型时，对所述覆盖参数后的模型进行1/4处理施加对称约束，得到电池单体模型。

39、优选的，所述覆盖参数后的模型模块中的结构参数包括：电池外壳长度、高度、盖帽直径、盖帽厚度、外壳厚度、正极厚度、膈膜厚度、负极厚度和钢芯半径。

40、优选的，所述覆盖参数后的模型模块中的计算参数包括：电芯直径、电芯高度、嵌套层数和钢芯高度。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

42、一种参数化有限元固态储能电池安全性能计算方法及系统，包括：基于预先构建的固态单体电池多层psns模型利用参数化建模工具读取模型结构特征并导入结构参数，得到覆盖参数后的模型；基于所述覆盖参数后的模型结合abaqus进行电池组全仿真或电池单体仿真，得到仿真结果；其中，所述固态单体电池多层psns模型是基于固态电池单体的零部件进行建模得到的；本发明通过对固态储能电池单体进行多层psns模型设计，还原了固态储能电池单体的多层结构，减小了模型误差提高了电池模组和电池单体的安全仿真精度；参数化建模工具缩短了建模时间，优化了模型设计流程，实现快速仿真计算；参数化有限元的电池模组和电池单体仿真，提高了有限元仿真固态储能电池安全性能和通用性。