(19)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 202210769560.8 (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 潘勇军　张啸西　 (74)专利代理 机构 重庆缙云专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 50237 专利代理师 王翔 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于疲劳寿 命预测的电池 包设计方法 (57)摘要 本发明公开一种基于疲劳寿命预测的电池 包设计方法， 包括以下步骤： 1)建立电池包系统 有限元模型； 2)设置电池包系统有限元模型部件 参数； 3)测试在不同工况下， 电池包系统有限元 模型的系统疲劳寿命； 4)修改电池模组有限元模 型部件参数， 并返回步骤3)， 直至获取若干电池 包系统有限元模型的系统疲 劳寿命； 5)搭建疲劳 寿命预测模型； 6)利用搭建的疲劳寿命 预测模型 预测所有电池包系统部件参数组合下的疲劳寿 命； 7)依据预设需求条件筛选满足预设需求的电 池包系统部件参数组合。 本发明解决了在不同需 求下进行电池包设计时所存在的费力， 耗时， 疲 劳寿命预测复杂的问题。 权利要求书2页 说明书12页 附图1页 CN 115408893 A 2022.11.29 CN 115408893 A 1.一种基于疲劳寿命预测的电池 包设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)建立所述电池 包系统有限元模型。 2)设置电池 包系统有限元模型部件参数。 3)测试在不同工况 下， 电池包系统有限元模型的系统疲劳寿命； 4)修改电池模组有限元模型部件参数， 并返回步骤3)， 直至获取若干电池包系 统有限 元模型的系统疲劳寿命； 5)搭建三阶响应面近似模型； 根据电池包系统有限元模型部件参数、 电池包系统有限 元模型的系统疲劳寿命建立训练数据集， 并对三阶响应面近似模型进行训练， 得到疲劳寿 命预测模型； 6)利用搭建的疲劳寿命预测模型 预测所有电池 包系统部件厚度组合下的疲劳寿命； 7)依据预设需求条件筛 选满足预设需求的电池 包系统部件参数组合。 2.根据权利要求1所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 建立电池 包系统有限元模型的步骤 包括： 1)根据电池 包系统的壳体尺寸、 壳体结构和壳体材 料， 建立壳体有限元模型； 2)根据电池 包系统的电池 模组尺寸和材 料， 建立电池 模组有限元模型； 3)根据电池包系统各个部件的连接关系， 耦合壳体有限元模型和电池模组有限元模 型， 得到电池 包系统有限元模型。 3.根据权利要求2所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 建立电池 模组有限元模型的步骤 包括： 1)根据电池 模组的尺寸 参数， 建立电池 模组几何模型； 2)对电池 模组材料进行均质化处 理； 3)根据均质化处理得到的电池模组材料信 息定义电池模组几何模型的材料参数， 从而 得到电池 模组有限元模型。 4.根据权利要求1所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 所述部件 厚度包括电池包系统有限元模型中长托架厚度、 吊耳厚度、 底壳厚度、 下支撑横梁厚度、 上 下连接支架厚度和上支 架厚度。 5.根据权利要求1所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 所述工况 包括挤压工况、 冲击工况、 振动工况； 所述振动工况包括随机振动工况、 正扫频振动工况和 定频振动工况。 6.根据权利要求1所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 测试在不 同工况下， 电池包系统有限元模型的系统疲劳寿命的步骤 包括： 1)在有限元软件中定义工况的参数， 并进行有限元分析， 获取当前工况下的电池包系 统应力； 所述工况参数包括功率谱密度曲线、 振动频率、 幅值、 挤压 速度、 冲击加速度； 2)利用软件所自带的疲劳寿命分析模块或者专用的疲劳寿命分析软件获取电池包系 统有限元模型的疲劳寿命； 所述疲劳寿命通过达 到疲劳破断时的应力循环次数N表征； 次数N满足下式： σmN＝C    (1) 式中， σ 为最大应力， N 为达到疲劳破断时的应力循环次数； m、 C为电池 包系统材 料常数。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408893 A 27.根据权利要求1所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 在 建立疲 劳寿命预测模型时， 还利用测试集对疲劳寿命预测模型进行测试； 所述测试集的数据包括电池包系统有限元模型部件参数、 电池包系统有限元模型的疲 劳寿命。 8.根据权利要求7所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 测试集和 训练数据集中， 电池包系统有限元模型部件参数为输入数据， 电池包系统有限元模型 的疲 劳寿命为输出 数据。 9.根据权利要求1所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 所述三阶 响应面模型如下 所示： 式中， β0、 βi、 βii、 βij表示多项式系数， ρ 表示变量数； y(x)为输出； xi、 xj为输入。 10.根据权利要求1所述的基于疲劳寿命预测的电池包设计方法， 其特征在于， 所述预 设需求条件 包括疲劳寿命大于预设阈值、 电池 包系统部件参数处于预设范围。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408893 A 3