(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 202210933669.0 (22)申请日 2022.08.04 (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 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命 优化方法 (57)摘要 本发明公开一种电池包系统挤压应力与振 动疲劳寿命优化方法， 步骤包括： 1)设置电池包 系统有限元模型部件厚度； 2)测试电池包系统有 限元模型在不同厚度组合下的系统挤压应力； 3) 测试电池包系统有 限元模型在不同厚度组合下 的系统疲 劳寿命； 4)修改电池包系统有限元模型 部件厚度， 并返回步骤2) ‑步骤3)， 获取若干电池 包系统有 限元模型的系统挤压应力和振动疲劳 寿命； 6)搭建挤压应力及疲劳寿命的表征模型； 7)利用多目标遗传算法(NSGA ‑Ⅱ)得到电池包系 统挤压应力与振动疲劳寿命的双目标评估模型 并筛选出电池包系统部件厚度的帕累托解集。 本 发明解决了对挤压工况下及振动工况下的电池 包系统力学响应的多目标优化问题。 权利要求书2页 说明书12页 附图1页 CN 115408900 A 2022.11.29 CN 115408900 A 1.一种电池 包系统挤压应力与振动疲劳寿命 优化方法， 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， 并设置电池 包系统有限元模型部件厚度。 2)测试在不同挤压载荷下， 电池 包系统有限元模型的系统挤压应力； 3)测试在不同振动工况 下， 电池包系统有限元模型的系统疲劳寿命； 4)修改电池包系统有限元模型部件厚度， 并重复步骤2)至步骤3)， 得到在不同部件厚 度下电池 包系统有限元模型的系统挤压应力和振动疲劳寿命； 5)搭建三阶响应面模型， 并利用电池包系统有限元模型部件厚度、 电池包系统有限元 模型的系统挤压应力和振动疲劳寿命训练三阶响应面模型， 得到挤压应力 及疲劳寿命的表 征模型； 6)利用多目标遗传算法对挤压应力及疲劳寿命的表征模型进行优化， 得到电池包系统 挤压应力与振动疲劳寿命的双目标评估 模型； 7)利用电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命的双目标评估模型筛选出电池包系统部 件厚度的帕累托 解集。 2.根据权利要求1所述的一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命优化方法， 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所述的一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命优化方法， 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所述的一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命优化方法， 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所述的一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命优化方法， 其特征 在于： 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所述的一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命优化方法， 其特征 在于， 测试在不同振动工况 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振动工况参数， 并进行有限元分析， 得到电池包系统应力； 所述 振动工况参数包括功率谱密度曲线、 振动频率、 幅值； 2)根据电池包系统应力确定在当前部件厚度下电池包系统有限元模型所能承受的最 大应力幅水平， 进 而计算出电池 包系统有限元模型的疲劳寿命； 3)重复步骤1)至步骤2)， 从而得到在不同振动工况下， 电池包系 统有限元模型的系 统 疲劳寿命。 7.根据权利要求6所述的一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命优化方法， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408900 A 2在于， 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； 应力循环次数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。 8.根据权利要求1所述的一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命优化方法， 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。 9.根据权利要求1所述的一种电池包系统挤压应力与振动疲劳寿命优化方法， 其特征 在于： 利用多目标遗传算法对挤压应力及疲劳寿命的表征模型进行优化时， 电池包系统挤 压应力和振动疲劳寿命为多目标遗传算法的优化目标， 以电池包系统有限元模型部件厚度 为多目标遗传算法的约束条件。 10.根据权利要求1所述的一种电池包系统挤压应力与振动 疲劳寿命优化方法， 其特征 在于， 利用多目标遗传算法对挤压应力及疲劳寿命的表征模型进行优化的步骤 包括： 1)采用实数编码解方式随机生成设定规模的初始解集种群； 初始解集种群包括若干解 个体， 任一解个体为优化目标的一个解； 2)根据优化目标和约束条件计算初始解集种群 中任一解个体的适应度和约束违反值， 并根据适应度和约束违反值评价每 个解个体的优劣程度； 3)通过选择、 交叉和变异三个基本遗传步骤对初始解集种群操作得到初始解集种群的 子代解集种群； 4)根据适应度和约束违反值评价子代解 集种群中的任一 解个体的优劣程度； 5)合并父代解集种群与子代解集种群得到新的解集种群， 根据新的解集种群 中每个解 个体对应的目标函数值的空间位置计算每个解个体的拥挤距离， 进而根据每个解个体的优 劣程度和拥挤距离在新的解集种群中挑选出设定的规模数量的解个体， 生成新的父代解集 种群； 6)重复步骤3)至步骤5)， 直到达到设定的最大迭代次数， 完成挤压应力及疲劳寿命的 表征模型的优化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408900 A 3