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作為一名CAEer，時刻思考著如何將自己這點微末本事與“新四化”這個時代命題有所結(jié)合，期待踏著時代的巨浪走上人生的巔峰。
很欣喜的發(fā)現(xiàn)在作為新四化之一的電動化之中，電池的安全問題及續(xù)航問題成為制約電動化技術(shù)發(fā)展的頭號公敵。而在這兩大問題之中，竟都還有CAE的用武之處：以CAE技術(shù)復(fù)現(xiàn)電池使用中的各種極端場景，提前采取措施保證電池的使用安全；然后在保證安全的前提下，以輕量化手段優(yōu)化電池包結(jié)構(gòu)提升電動汽車的續(xù)航能力。
那么，我們從CAEer的視角來看看，我們能為此干些啥吧。或者換個說法，電池開發(fā)過程中，具體有哪些問題是需要CAE技術(shù)來解決的。
靜剛度分析是CAE分析的一大分支，大致原理就是對物體施加一個載荷，看物體有多大變形。具體到電池包，衍生出一個工況，稱為4g強度。需要約束電池包所有的安裝點，分別對電池包施加X/Y/Z三個方向的加速度，大小為4g，這個工況考察的是電池包系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)強弱，因此結(jié)果也是要求，電池包在這種情況下不能出現(xiàn)零件斷裂，保護電池包系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在車輛在失重狀態(tài)下的安全性。
動剛度分析也稱模態(tài)分析，這是一般結(jié)構(gòu)分析的基本工況。用來考察電池包的本身結(jié)構(gòu)特性-共振頻率，要求電池系統(tǒng)不能輕易的被激勵起共振現(xiàn)象，所以我們一般也會定義一個下限值，要求第一階模態(tài)不低于某個值，從而避免共振的發(fā)生，保護電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在低階激勵（如發(fā)動機怠速激勵）的安全性。
電池包有個測試試驗，叫隨機振動測試（GB31467.3-2015）。這個試驗也就是為了測試電池系統(tǒng)在某個功率譜密度的測試中是否會出現(xiàn)累積損傷，也是為了保護電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在長期使用中被各種外在激勵蹂躪后的安全性。
也稱為抗壓分析。電池包安裝在車底或者后備箱下面，電池包在生產(chǎn)、搬運、安裝、使用過程中，總是不可避免地會受到外在擠壓，尤其是上蓋。而上蓋和內(nèi)部的模組之間的距離一般較小，為了防止上蓋受外力變形擠壓到模組，必須保證上蓋的剛度足夠大，以此保證模組不受“侵犯”。
電池包有一個擠壓的測試試驗，考量的是車輛這激烈碰撞中，障礙物侵入到電池包內(nèi)部，是否會引起電池包大變形，進而使得電池起火發(fā)生爆炸。測試中用的壓頭（半徑75mm，長度1000mm）沿著幾個不同的方向緩慢擠壓電池包，一般要求電池包足夠強，當(dāng)壓頭擠壓力達到某個很大的值時，電池包變形都沒有擠壓到模組，視為合格。
滑車實驗是整車測試一個環(huán)節(jié)，試驗中把車放到滑軌上，使車沿幾個不同的方向快速滑動，加速度30g，檢查車輛各個部件的損壞情況。這其中就包含電池系統(tǒng)。脫落什么的就不提了，肯定不可以出現(xiàn)。電池包上出現(xiàn)裂紋都不被允許。出現(xiàn)裂紋就意味著結(jié)構(gòu)還不夠穩(wěn)定，容易失控，失控就是斷裂，大變形，起火，爆炸。。。。所以，一般針對電池包本身，也會進行滑車的測試。
當(dāng)車輛側(cè)面被其他車撞到，或者自己不小心別到樹樁什么的，也有可能引起電池包的變形，進而起火爆炸。所以，這個也得仿真。不過這個仿真工況，一般針對整車，進行側(cè)碰和柱碰測試。所以出了問題也不一定是電池包不夠強，也有可能是車身結(jié)構(gòu)的不夠好，具體怎么優(yōu)化，還得看車企怎么取舍。
跌落分析不是新鮮事了，手機可以分析跌落，車門可以，電池包也自然可以。模擬的也就是電池包在生產(chǎn)運輸過程中出現(xiàn)跌落時受到的傷害。視跌落的情形不同，要求也是不同的，重度跌落不允許開裂，輕度跌落不允許產(chǎn)生大變形等。
翻轉(zhuǎn)也是發(fā)生在生產(chǎn)運輸中的，電池包由于自身重量和翻轉(zhuǎn)速度，也是容易使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞的，模擬一般是為了規(guī)定在運輸中的操作規(guī)范。
電池包是安裝在車底的，車輛在行駛過程中，可能會被車底的石頭之類的東西打到或者擠到，使得電池包產(chǎn)生變形，進而引發(fā)安全事故。測試中會把障礙物簡化為一個圓頭的柱子，使其擠壓經(jīng)過電池包底部，測試電池系統(tǒng)的反應(yīng)或者電池包的變形。
熱分析是電池設(shè)計中非常重要的一環(huán)。熱散不出去也是非常容易引起電池起火的。
不管是測試還是仿真，都是在考量汽車電池在各種使用場景下，電池系統(tǒng)的安全特性。盡管類目非常多，要求非常高，但兢兢業(yè)業(yè)的工程師們前赴后繼投入其中，解決完所有問題后，還要繼續(xù)進行輕量化研究，以對電池系統(tǒng)進行減重。而輕量化，則又是另一個非常沉重的話題了。
