一种电池的蜂窝底护板结构模型的构建方法、装置

技术领域

本申请涉及动力电池结构轻量化技术领域，具体而言，涉及一种电池的蜂窝底护板结构模型的构建方法、装置、电子设备及计算机存储介质。

背景技术

现有动力电池包底护板一般为钢板底护板、铝合金板底护板、铝型材液冷集成化底护板及SMC材料底护板。

现有底护板结构的缺点较多，如：钢板底护板重量劣势明显，不利于电池续航里程与整车性能；铝合金底护板在力学性能方面比刚度、比强度较低，导致NVH性能与疲劳耐久性能弱；铝型材集成化液冷底护板对电池模组布置与电芯容量受限，且可替换性成本高；SMC材料底护板力学性能及材料性能一致性差。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电池的蜂窝底护板结构模型的构建方法、装置、电子设备及存储介质，可以提高电池的蜂窝底护板结构模型的构建效率，提高蜂窝底护板结构的耐用性，扩大电芯的容量。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池的蜂窝底护板结构模型的构建方法，所述方法包括：

构建所述电池的蜂窝底护板的基础结构模型，所述底护板的基础结构模型为三明治结构；

对所述蜂窝底护板的基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，得到所述基础结构模型的断面形状；

根据所述断面形状对所述基础结构模型进行多目标优化，得到目标蜂窝底护板结构模型。

在上述实现过程中，根据基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，可以得到最适合的夹层断面的形状，再根据断面形状进行多目标优化，可以提高电池的蜂窝底护板结构模型的构建效率，提高蜂窝底护板结构的耐用性，扩大电芯的容量。

进一步地，对所述蜂窝底护板的基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，得到所述基础结构模型的断面形状的步骤，包括：

获取所述夹层断面的基础数据；

根据所述基础数据获得所述夹层断面的面积；

根据所述面积获得惯性矩和抗弯截面模量；

根据所述惯性矩和所述抗弯截面模量获得所述基础结构模型的断面形状。

在上述实现过程中，根据夹层断面的基础数据获得夹层断面的面积、惯性矩和抗弯截面模量，可以最大限度的保证在一定用材范围内的结构性能最佳，使得到的断面形状更加符合结构力学性能需求。

进一步地，所述根据所述惯性矩和所述抗弯截面模量获得所述基础结构模型的断面形状的步骤，包括：

获得所述夹层断面的断面边数目与所述惯性矩的关系数据；

获得所述夹层断面的断面边数目与所述抗弯截面模量的关系数据；

根据所述夹层断面的断面边数目与所述惯性矩的关系数据和所述夹层断面的断面边数目与所述抗弯截面模量的关系数据获得所述基础结构模型的断面形状。

在上述实现过程中，根据断面边数目与所述惯性矩的关系数据和断面边数目与所述抗弯截面模量的关系数据可以得到断面边数目的变化情况与惯性矩和抗弯截面模量之间的关系，能够获得最佳断面形状。

进一步地，所述根据所述断面形状对所述基础结构模型进行多目标优化，得到目标蜂窝底护板结构模型的步骤，包括：

获取多目标优化参数；

根据所述多目标优化参数对所述基础结构模型进行多目标优化，得到所述目标蜂窝底护板结构模型。

在上述实现过程中，根据多目标优化参数对基础结构模型进行多目标优化，可以使得到的目标蜂窝底护板结构模型在多个方面得到性能的优化，保证目标蜂窝底护板结构模型的鲁棒性和结构的稳定性。

进一步地，根据以下公式根据所述多目标优化参数对所述基础结构模型进行多目标优化：

其中，var

在上述实现过程中，根据多目标优化参数对基础结构模型进行多学科的优化，使得基础结构模型的强度、刚度、疲劳寿命等数据可以达到最优，提高目标蜂窝底护板结构模型的实用性。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电池的蜂窝底护板结构模型的构建装置，所述装置包括：

构建模块，用于构建所述电池的蜂窝底护板的基础结构模型，所述底护板的基础结构模型为三明治结构；

计算模块，用于对所述蜂窝底护板的基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，得到所述基础结构模型的断面形状；

优化模块，用于根据所述断面形状对所述基础结构模型进行多目标优化，得到目标蜂窝底护板结构模型。

在上述实现过程中，根据基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，可以得到最适合的夹层断面的形状，再根据断面形状进行多目标优化，可以提高电池的蜂窝底护板结构模型的构建效率，提高蜂窝底护板结构的耐用性，扩大电芯的容量。

进一步地，所述计算模块还用于：

获取所述夹层断面的基础数据；

根据所述基础数据获得所述夹层断面的面积；

根据所述面积获得惯性矩和抗弯截面模量；

根据所述惯性矩和所述抗弯截面模量获得所述基础结构模型的断面形状。

在上述实现过程中，根据夹层断面的基础数据获得夹层断面的面积、惯性矩和抗弯截面模量，可以最大限度的保证在一定用材范围内的结构性能最佳，使得到的断面形状更加符合结构力学性能需求。

进一步地，所述计算模块还用于：

获得所述夹层断面的断面边数目与所述惯性矩的关系数据；

获得所述夹层断面的断面边数目与所述抗弯截面模量的关系数据；

根据所述夹层断面的断面边数目与所述惯性矩的关系数据和所述夹层断面的断面边数目与所述抗弯截面模量的关系数据获得所述基础结构模型的断面形状。

在上述实现过程中，根据断面边数目与所述惯性矩的关系数据和断面边数目与所述抗弯截面模量的关系数据可以得到断面边数目的变化情况与惯性矩和抗弯截面模量之间的关系，能够获得最佳断面形状。

第三方面，本申请实施例提供的一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并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如第一方面任一项所述的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如第一方面任一项所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供的一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面任一项所述的方法。

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。

并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围值的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电池的蜂窝底护板结构模型的构建方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的电池的蜂窝底护板结构模型的构建装置的结构组成示意图；

图3为本申请实施例提供的电子设备的结构组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围值。

实施例一

图1是本申请实施例提供的电池的蜂窝底护板结构模型的构建方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S1，构建电池的蜂窝底护板的基础结构模型，底护板的基础结构模型为三明治结构；

S2，对蜂窝底护板的基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，得到基础结构模型的断面形状；

S3，根据断面形状对基础结构模型进行多目标优化，得到目标蜂窝底护板结构模型。

在上述实现过程中，根据基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，可以得到最适合的夹层断面的形状，再根据断面形状进行多目标优化，可以提高电池的蜂窝底护板结构模型的构建效率，提高蜂窝底护板结构的耐用性，扩大电芯的容量。

本申请实施例建立一种以镁合金薄板与镁合金蜂窝芯一体化的镁合金蜂窝底护板，采用三明治结构。基于仿生蜂巢结构六边形断面为三明治主体，以上下封闭的薄板提供垂向结构支撑与安装平面，并采用最轻质金属镁合金材料作为轻量化选材，弥补了整车结构刚强度、耐久性与NVH等力学性能，使得结构一致性得到保障，且利于电芯及模组的布置，提升了轻量化水平，最大限度的提高了续航里程。

进一步地，S2包括：

获取夹层断面的基础数据；

根据基础数据获得夹层断面的面积；

根据面积获得惯性矩和抗弯截面模量；

根据所述惯性矩和所述抗弯截面模量获得所述基础结构模型的断面形状。

在上述实现过程中，根据夹层断面的基础数据获得夹层断面的面积、惯性矩和抗弯截面模量，可以最大限度的保证在一定用材范围内的结构性能最佳，使得到的断面形状更加符合结构力学性能需求。

本申请实施例对多种断面形状进行了测试，采用从三角形芯、正方形芯、六边形芯到圆形芯的蜂窝芯结构力学计算，确定以六边形芯为蜂窝底护板的基础结构模型。

通常，惯性矩被用于描述一个物体抵抗扭转的能力，用I来表示；抗弯截面模量被用于描述一个物体抵抗弯曲的能力，用W来表示。其中:

因此，对于圆环截面，有：

其中，S为圆环截面面积，D为大圆直径，d为小圆直径。

对于正方形环截面，有：

S＝A

其中，S为正方形环截面面积，A为大正方形边长，a为小正方形边长。

对于三角形环截面，有：

其中，S为三角形环截面面积，A为大三角形边长，a为小三角形边长。

进一步地，根据惯性矩和抗弯截面模量获得基础结构模型的断面形状的步骤，包括：

获得夹层断面的断面边数目与惯性矩的关系数据；

获得夹层断面的断面边数目与抗弯截面模量的关系数据；

根据夹层断面的断面边数目与惯性矩的关系数据和夹层断面的断面边数目与抗弯截面模量的关系数据获得基础结构模型的断面形状。

在上述实现过程中，根据断面边数目与所述惯性矩的关系数据和断面边数目与所述抗弯截面模量的关系数据可以得到断面边数目的变化情况与惯性矩和抗弯截面模量之间的关系，能够获得最佳断面形状。

显然，根据上述计算能够得到，随着断面边数目的增加，其表征抗扭能力的惯性矩与表征抗弯能力的抗弯截面模量都增大，圆形的面积利用率低，所以同等用材，采用六边形蜂窝结构的面积利用率的抗弯抗扭能力最佳。

进一步地，S3包括：

获取多目标优化参数；

根据多目标优化参数对基础结构模型进行多目标优化，得到目标蜂窝底护板结构模型。

在上述实现过程中，根据多目标优化参数对基础结构模型进行多目标优化，可以使得到的目标蜂窝底护板结构模型在多个方面得到性能的优化，保证目标蜂窝底护板结构模型的鲁棒性和结构的稳定性。

进一步地，根据以下公式根据多目标优化参数对基础结构模型进行多目标优化：

其中，var.为多目标优化参数，包括：t为断面形状的厚度、h为断面形状的形芯高度、a为断面形状的形芯边长；target为优化目标，包括：s为变量，stress为结构强度、k为刚度、n为疲劳寿命、b为耐冲击性能、mass为重量。

在上述实现过程中，根据多目标优化参数对基础结构模型进行多学科的优化，使得基础结构模型的强度、刚度、疲劳寿命等数据可以达到最优，提高目标蜂窝底护板结构模型的实用性。

得到最优的六边形芯的厚度、形芯高度(高度)、形芯边长及薄板厚度，确定最优的目标蜂窝底护板结构模型，根据目标蜂窝底护板结构模型构建电池包镁合金蜂窝三明治结构。

实施例二

为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种电池的蜂窝底护板结构模型的构建装置，如图2所示，该装置包括：

构建模块1，用于构建电池的蜂窝底护板的基础结构模型，底护板的基础结构模型为三明治结构；

计算模块2，用于对蜂窝底护板的基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，得到基础结构模型的断面形状；

优化模块3，用于根据断面形状对基础结构模型进行多目标优化，得到目标蜂窝底护板结构模型。

在上述实现过程中，根据基础结构模型的夹层断面进行形状力学计算，可以得到最适合的夹层断面的形状，再根据断面形状进行多目标优化，可以提高电池的蜂窝底护板结构模型的构建效率，提高蜂窝底护板结构的耐用性，扩大电芯的容量。

进一步地，计算模块2还用于：

获取夹层断面的基础数据；

根据基础数据获得夹层断面的面积；

根据面积获得惯性矩和抗弯截面模量；

根据所述惯性矩和所述抗弯截面模量获得所述基础结构模型的断面形状。

在上述实现过程中，根据夹层断面的基础数据获得夹层断面的面积、惯性矩和抗弯截面模量，可以最大限度的保证在一定用材范围内的结构性能最佳，使得到的断面形状更加符合结构力学性能需求。

进一步地，计算模块2还用于：

获得夹层断面的断面边数目与惯性矩的关系数据；

获得夹层断面的断面边数目与抗弯截面模量的关系数据；

根据夹层断面的断面边数目与惯性矩的关系数据和夹层断面的断面边数目与抗弯截面模量的关系数据获得基础结构模型的断面形状。

在上述实现过程中，根据断面边数目与所述惯性矩的关系数据和断面边数目与所述抗弯截面模量的关系数据可以得到断面边数目的变化情况与惯性矩和抗弯截面模量之间的关系，能够获得最佳断面形状。

进一步地，优化模块3还用于：

获取多目标优化参数；

根据多目标优化参数对基础结构模型进行多目标优化，得到目标蜂窝底护板结构模型。

在上述实现过程中，根据多目标优化参数对基础结构模型进行多目标优化，可以使得到的目标蜂窝底护板结构模型在多个学科得到性能的优化，保证目标蜂窝底护板结构模型的鲁棒性和结构的稳定性。

进一步地，优化模块3还用于根据以下公式根据多目标优化参数对基础结构模型进行多目标优化：

其中，var.为多目标优化参数，包括：t为断面形状的厚度、h为断面形状的形芯高度、a为断面形状的形芯边长；target为优化目标，包括：s为变量，stress为结构强度、k为刚度、n为疲劳寿命、b为耐冲击性能、mass为重量。

在上述实现过程中，根据多目标优化参数对基础结构模型进行多学科的优化，使得基础结构模型的强度、刚度、疲劳寿命等数据可以达到最优，提高目标蜂窝底护板结构模型的实用性。

上述的电池的蜂窝底护板结构模型的构建装置可实施上述实施例一的方法。上述实施例一中的可选项也适用于本实施例，这里不再详述。

本申请实施例的其余内容可参照上述实施例一的内容，在本实施例中，不再进行赘述。

实施例三

本申请实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的电池的蜂窝底护板结构模型的构建方法。

可选地，上述电子设备可以是服务器。

请参见图3，图3为本申请实施例提供的电子设备的结构组成示意图。该电子设备可以包括处理器31、通信接口32、存储器33和至少一个通信总线34。其中，通信总线34用于实现这些组件直接的连接通信。其中，本申请实施例中设备的通信接口32用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。处理器31可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。

上述的处理器31可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器31也可以是任何常规的处理器等。

存储器33可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。存储器33中存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由所述处理器31执行时，设备可以执行上述图1方法实施例涉及的各个步骤。

可选地，电子设备还可以包括存储控制器、输入输出单元。存储器33、存储控制器、处理器31、外设接口、输入输出单元各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线34实现电性连接。处理器31用于执行存储器33中存储的可执行模块，例如设备包括的软件功能模块或计算机程序。

输入输出单元用于提供给用户创建任务以及为该任务创建启动可选时段或预设执行时间以实现用户与服务器的交互。输入输出单元可以是，但不限于，鼠标和键盘等。

可以理解，图3所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图3中所示更多或者更少的组件，或者具有与图3所示不同的配置。图3中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的电池的蜂窝底护板结构模型的构建方法。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行方法实施例所述的方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的装置来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围值，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围值之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围值并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围值内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围值之内。因此，本申请的保护范围值应所述以权利要求的保护范围值为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。