一種通用鋰離子動力電池單體有限元仿真前處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池單體有限元仿真的快速建立方法，具體說是一種通用鋰離子動力電池單體有限元仿真前處理方法。尤指根據(jù)用戶需求利用MATLAB生成ANSYS的腳本文件從而自動生成電池單體的幾何結(jié)構(gòu)并劃分網(wǎng)格的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子動力電池在電動汽車領(lǐng)域得到廣泛使用，為使得電池包安全可靠并延長電池包的壽命，對鋰離子動力電池的仿真分析非常重要。由于鋰離子動力電池的結(jié)構(gòu)、尺寸和封裝形式各異，在電池仿真時需要投入大量的精力在電池的結(jié)構(gòu)建模和劃分網(wǎng)格等前處理步驟上。
[0003]ANSYS是通用的有限元仿真軟件，有自己的腳本語言并支持二次開發(fā)。
[0004]MATLAB是一款功能非常強大的數(shù)學(xué)計算軟件，并有成熟的圖形界面開發(fā)工具(Graphical User Interface，GUI)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種通用鋰離子動力電池單體有限元仿真前處理方法，基于MATLAB和ANSYS腳本開發(fā)，能自動調(diào)用ANSYS完成結(jié)構(gòu)建模、劃分網(wǎng)格等前處理步驟，建立鋰離子動力電池的有限元模型，大大縮短了仿真建模的前處理周期。
[0006]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種通用鋰離子動力電池單體有限元仿真前處理方法，其特征在于:使用MATLAB生成ANSYS的腳本文件，所述腳本文件用于在ANSYS中建立鋰離子動力電池單體的結(jié)構(gòu)建模并劃分網(wǎng)格，完成鋰離子動力電池有限元仿真的前處理，所述結(jié)構(gòu)建模指建立鋰離子動力電池單體的三維幾何。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，具體包括如下步驟:
[0009]步驟I，基于ANSYS的腳本語言的語法和函數(shù)，使用MATLAB構(gòu)造生成可變參數(shù)的ANSYS結(jié)構(gòu)建模、劃分網(wǎng)格的腳本函數(shù)，即ANSYS腳本生成函數(shù)；
[0010]ANSYS腳本生成函數(shù)用于生成ANSYS/Geometry和ANSYS/Meshing的腳本文件，生成的腳本文件用于自動完成電池單體的結(jié)構(gòu)建模和劃分網(wǎng)格；
[0011 ]步驟2，使用MATLAB接收用戶輸入的參數(shù)，所述輸入的參數(shù)包括:鋰離子動力電池單體的三維結(jié)構(gòu)、尺寸和劃分網(wǎng)格數(shù)量；
[0012]步驟3，根據(jù)用戶在步驟2中輸入的參數(shù)，使用步驟I中建立的ANSYS腳本生成函數(shù)生成 ANSYS/Geometry 和 ANSYS/Meshin 的腳本文件。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟I中可變參數(shù)是指能根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)參數(shù)。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟3生成的腳本文件對ANSYS/Geometry模塊的具體操作步驟為:
[0015]步驟3.1，讀取用戶輸入?yún)?shù)；
[0016]步驟3.2，根據(jù)電池本體尺寸對電池本體幾何建模；
[0017]步驟3.3，以電池本體位置和尺寸為基準(zhǔn)，進行一個極耳建模；
[0018]步驟3.4，根據(jù)電池結(jié)構(gòu)并以步驟3.3中生成的極耳為基準(zhǔn)，采用對稱方法建立另一個極耳的模型；
[0019]步驟3.5，電池各部分命名；
[0020]步驟3.6，根據(jù)電池結(jié)構(gòu)換將電池劃分為可掃略塊。
[0021]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟3后，還包括以下步驟:
[0022]步驟4，通過MATLAB調(diào)用ANSYS讀取步驟3中生成的ANSYS/Geometry的腳本文件，生成幾何模型；
[0023]步驟5，根據(jù)用戶在步驟2中輸入的參數(shù)，使用步驟I中建立的ANSYS腳本生成函數(shù)生成ANSYS/Meshing的腳本文件，腳本文件中為每條邊按照客戶需求參數(shù)設(shè)定劃分網(wǎng)格數(shù)量；
[0024]步驟6，通過MATLAB調(diào)用ANSYS讀取步驟5中生成的ANSYS/Meshing的腳本文件，劃分網(wǎng)格；
[0025]步驟7，保存網(wǎng)格文件用于仿真和后處理，刪除產(chǎn)生的中間文件。
[0026]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在MATLAB中設(shè)置鋰離子動力電池單體的幾何尺寸參數(shù)。
[0027]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述鋰離子動力電池單體的幾何尺寸參數(shù)包括:電池長度、電池寬度、電池厚度、極耳位置，極耳長度。
[0028]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在MATLAB中設(shè)置鋰離子動力電池單體劃分網(wǎng)格參數(shù)。
[0029]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述鋰離子動力電池單體劃分網(wǎng)格參數(shù)包括:電池長度方向網(wǎng)格數(shù)、電池寬度方向網(wǎng)格數(shù)、電池厚度方向網(wǎng)格數(shù)、極耳長度方向網(wǎng)格數(shù)。
[0030]本發(fā)明所述的通用鋰離子動力電池單體有限元仿真前處理方法，基于MATLAB構(gòu)造函數(shù)，該函數(shù)能夠生成ANSYS幾何建立和劃分網(wǎng)格的腳本，適用于建立通用鋰離子動力電池有限元模型的前處理;通過MATLAB能完成對電池尺寸、結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格密度等參數(shù)的設(shè)置，并能自動調(diào)用ANSYS完成結(jié)構(gòu)建模、劃分網(wǎng)格等前處理步驟，建立鋰離子動力電池的有限元模型，大大縮短了仿真建模的前處理周期。
【附圖說明】
[0031]本發(fā)明有如下附圖:
[0032]圖1基于MATLAB的ANSYS電池單體幾何生成流程圖；
[0033]圖2電池單體幾何模型的電池實物；
[0034]圖3電池單體幾何模型的ANSYS/Geometry三維模型；
[0035]圖4電池單體網(wǎng)格。
【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0037]本發(fā)明所述的通用鋰離子動力電池單體有限元仿真前處理方法，使用MATLAB生成ANSYS的腳本文件，所述腳本文件用于在ANSYS中建立鋰離子動力電池單體的結(jié)構(gòu)建模并劃分網(wǎng)格，完成鋰離子動力電池有限元仿真的前處理，所述結(jié)構(gòu)建模指建立鋰離子動力電池單體的三維幾何。
[0038]如圖1所示，具體包括如下步驟:
[0039]步驟I，基于ANSYS的腳本語言的語法和函數(shù)，使用MATLAB構(gòu)造生成可變參數(shù)的ANSYS結(jié)構(gòu)建模、劃分網(wǎng)格的腳本函數(shù)，即ANSYS腳本生成函數(shù)；
[0040]ANSYS腳本生成函數(shù)用于生成ANSYS/Geometry和ANSYS/Meshing的腳本文件，生成的腳本文件用于自動完成電池單體的結(jié)構(gòu)建模和劃分網(wǎng)格；
[0041]可變參數(shù)是指能根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)參數(shù)；以一款如圖2所示的電池為例:
[0042]輸入電池本體尺寸為116mmX138mmX7.7mm(長X寬X厚)，
[0043]輸入極耳尺寸為25mmX80mmX0.3mm(長X寬X厚)，
[0044]輸入電池長度方向劃分網(wǎng)格數(shù)量為20，寬度方向為18，厚度方向為5，
[0045]輸入極耳長度方向劃分網(wǎng)格數(shù)量為10，寬度方向為12，厚度方向為5;
[0046]步驟2，使用MATLAB接收用戶輸入的參數(shù)，所述