電池包仿真的案例
仿真APP在汽車電池包隨機振動分析中的應用
電池包作為新能源汽車的“心臟”，是其主要動力來源，直接影響車輛的續航里程與行駛安全。電池包結構的安全可靠性對新能源汽車至關重要，同時也是衡量新能源汽車產品競爭力的重要指標之一。
圖1 新能源汽車電池包結構示意圖
汽車在路面行駛時，會遭遇到較為復雜的路面工況，比如顛簸路、補丁路、坑洼路等，這些路面不平度所產生的激勵通過車身傳遞給電池包。為了確保結構不受破壞，電池包必須具備足夠的強度來承受路面的隨機載荷。
通常獲取電池包結構振動特性的途徑包括數值仿真與試驗方法。試驗方法可依據《GB38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求》進行測試，該國標對于不同類型車輛及振動測試條件等均有明確說明。但試驗方法需要物理樣機，測試過程較長、成本較高。鑒于電池包內部結構復雜，且設計變更頻率較高，因此借助數值仿真的手段可大幅提升產品優化迭代的效率，縮短研發周期，降低測試成本。
電池包隨機振動仿真可用于評估電池包在振動條件是否滿足結構性能要求。這種分析方法有效確保了電池包在汽車正常行駛過程中不產生振動破壞。通過隨機振動仿真，可以識別結構振動風險以及潛在的結構失效位置，進而采取相應的措施來改善設計或加強結構，提高電池包的可靠性和安全性。
一、仿真APP解決方案
本案例基于伏圖隱式結構分析功能對某新能源汽車電池包進行隨機振動仿真，并對仿真流程進行無碼化快速封裝，形成專用的汽車電池包隨機振動仿真APP，可實現以下功能：
快速評估不同材料對箱體結構隨機振動特性的影響；
快速評估不同結構阻尼系數對電池包結構隨機振動響應的影響；
考查不同模態數及掃頻區間對結構隨機響應結果的影響；
可快速設置不同放大系數下的功率譜密度對結構隨機響應的影響，評估在極端工況下電池包結構的振動特性。
展開 基于Ls-Dyna的電池包密封圈壓縮仿真【11月26日直播】
電池包密封圈
電池包的設計要求具有電氣設備外殼的IP67防水防塵護等級要求，其密封設計格外重要。 對于自然風冷散熱的電池包，電池箱必須是完全密封的，在箱體或者箱蓋上設有透氣不透水平衡閥，起到平衡內外壓力、防爆的作用； 對于靠強制風冷的電池包，除了通風孔處，其余位置不允許發生泄露；電池箱的上下蓋必須加密封圈、電氣件接插口和進出口風道的位置必須加密封墊。
目前市面上的電池包中，主要有三大類密封圈。分別是橡膠類密封圈（材質主要為EPDM、SBR）、膠黏劑類（材質主要為有機硅體系）、泡棉膠帶類（材質主要為發泡硅橡膠、聚氨酯等）。
Ls-Dyna在電池包密封圈壓縮仿真中的應用
? LS-DYNA使用同一模型可以同時求解結構-熱-電等多方面的多物理場問題，在仿真過程中，可以一次性得到結構變形信息、熱信息、電流電壓及剩余載荷等信息?，可以有效地應用于電池包密封圈的壓縮仿真，提供詳細的仿真結果，幫助工程師優化設計并減少實際測試的需求。
11月26日，技術鄰優秀講師為您帶來直播：基于Ls-Dyna的電池包密封圈壓縮仿真，直播將基于Ls-Dyna介紹新能源汽車電池包密封圈壓縮仿真解決方案，報名直播還可領課程案例文件，下滑了解預約??
直播推薦
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直播主題：
基于Ls-Dyna的電池包密封圈壓縮仿真
講師介紹：
藍白情愫
6年結構仿真經驗，目前就職于某新能源大廠，擅長電池包結構仿真、流固耦合仿真。
直播內容：
針對電池包密封圈壓縮工況，基于Ls-Dyna進行仿真。
在本課程可以學到材料本構選擇、螺栓預緊力動態松弛、密封圈壓縮仿真技術問題解決方案、密封圈壓縮仿真技術路線拓展等內容。
展開 CAE在電池包仿真分析中的應用
有限元仿真技術自進入中國之后，受到各大企業的重視。新能源領域上規模的企業都做過仿真分析，不少企業都與我司有過仿真方面的合作。
1
電池包——振動仿真
分析背景：蓄電池包或系統安裝在振動臺上，振動測試在三個方向上進行，測試從Z軸開始，然后是Y軸，最后是X軸。
判斷試驗是否通過的標準：試驗中，要求蓄電池包或系統保持連接可靠、結構完好，無外殼破裂。
蓄電池包Y軸振動過程中，內部連接區域最大應力低于所用材料屈服強度（SPCC/166Mpa），連接可靠。
振動測試功率譜密度（PSD）值和頻率
2
電池包——沖擊仿真
蓄電池包或系統無電泄露、外殼破裂、著火或爆炸現象。
3
電池包——翻轉仿真
試驗中，要求蓄電池包或系統無外殼破裂，連接可靠、結構完好。
試驗裝置
4
電池包——跌落仿真
蓄電池包或系統以實際維修或者安裝過程中最可能跌落的方向，若無法確定最可能跌落的方向，則沿Z軸方向，從1m的高度處自由跌落到水泥地面上。
蓄電池包或系統無電解液泄露、著火或爆炸現象。
展開 ANSYS電池包行業結構仿真解決方案
獲取完整版資料
目前動力電池開發中面臨的問題：
? 性能(能量密度及功率密度)
? 耐用性和使用壽命(考慮在不同環境和使用周期)
? 安全性(考慮惡劣環境)
? 費用成本
? 復雜的多尺度、多物理場系統
? 快速發展的材料和設計理念
? 現有軟件工具局限性
目錄
1. 動力電池開發中面臨的問題
2. 新能源電池結構仿真類別
3. 新能源電池結構仿真解決方案
3.1 新能源動力電池整包自重分析
3.2新能源汽車動力電池模組強度分析
3.3新能源汽車動力電池單體強度分析
3.4新能源汽車動力電池pack振動性能仿真
3.5新能源電池包機械沖擊仿真
3.6 新能源汽車動力電池單體跌落仿真
3.7 新能源電池包跌落仿真
3.8 基于Mechanical的新能源動力電池整包擠壓計算
3.9 新能源動力電池包PSD隨機振動及疲勞壽命計算
4. 電池包行業結構仿真分析案例
4.1 ANSYS解決方案的特點
4.2 電池包模型，材料，與網格
4.3 電池包邊界條件和求解
4.4 電池包案例分析
4.5 結果分析
以下內容截取自該篇資料
新能源動力電池整包自重分析
輸入條件：電池包整包的3D分析模型，材料力學屬性，標準重力加速度及安裝孔固定約束。
仿真流程：
? 目的：研究電池包在自重作用下的強度。
? 載荷：標準的重力加速度。
? 邊界條件：電池底部安裝孔固定。
結果與效果：
? 電池重量大的地方位移就大，圖中右下角模組位移最大0.1mm。
展開 
性能出眾，先進研發丨《ANSYS電池包行業結構仿真解決方案》現已開放領取
動力電池開發中面臨的問題
2. 新能源電池結構仿真類別
3. 新能源電池結構仿真解決方案
3.1 新能源動力電池整包自重分析
3.2新能源汽車動力電池模組強度分析
3.3新能源汽車動力電池單體強度分析
3.4新能源汽車動力電池pack振動性能仿真
3.5新能源電池包機械沖擊仿真
3.6 新能源汽車動力電池單體跌落仿真
3.7 新能源電池包跌落仿真
3.8 基于Mechanical的新能源動力電池整包擠壓計算
3.9 新能源動力電池包PSD隨機振動及疲勞壽命計算
4. 電池包行業結構仿真分析案例
4.1 ANSYS解決方案的特點
4.2 電池包模型，材料，與網格
4.3 電池包邊界條件和求解
4.4 電池包案例分析
4.4.1 模型處理
4.4.2 網格劃分
4.4.3連接設置
4.4.4 跌落求解設置
4.5 結果分析
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展開 元王仿真云案例精選丨基于Flotherm的電池包熱仿真分析
在國家節能環保的號召下，電動汽車越來越普及，廠商們在電池包的設計上下足了功夫，而電池包熱管理對性能和安全更是起著決定性的作用。
電池的熱管理是電池管理系統的重要組成部分，其主要功能是通過冷卻系統和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍。電池熱管理系統的功能主要包括：
1）電池溫度的準確測量和監控；
2）有效的散熱和降溫功能；
3）低溫條件下的快速加熱，使得電池系統處于正常運行的溫度范圍；
4）保證電池組溫度的均勻分布，降低單體電池溫度差異性。
熱管理系統設計目標是根據整車典型的運行工況和鋰離子電池的發熱功率，選擇合適的熱管理方式，基于電池的溫度特性合理設計熱管理策略，保證電池包內各個電池都工作在合理溫度范圍內，同時盡量維持電池包內各個電池及電池模組之間的溫度均勻性。
在多種條件限制下，平衡協調電池包各性能指標，尋求更優的電池包熱設計，對電池包進行熱仿真分析必不可少。
下面就為大家介紹一個強迫風冷熱仿真案例，看看該如何進行電池包熱仿真。
展開 新能源電池包散熱系統CAE仿真實例
新能源電池包散熱系統CAE仿真實例
前言：
隨著新能源汽車市場推廣程度的逐漸深入，應用范圍不斷加大，對電池包散熱系統方案要求也越來越高。通過對電池散熱過程的熱仿真分析，可以預測電池溫度在放電過程中的變化趨勢，檢驗電池包的散熱性能，為電池箱的設計提供理論依據。
目前，市場上主流的熱仿真分析軟件為Flotherm，今天小編將通過一個電池包熱仿真實例，帶您快速了解電池散熱系統仿真分析。
分析中采用的前提和假設：
導熱率設置：
注：材料的導熱率設定，如果是單一材料部件，如外殼等，根據部件所使用的實際材料的導熱率給定；如果是復合材料部件或多種材料組合的部件，而在3D模型中是通過簡化模型繪制的，則材料導熱率，按照集總參數法，根據經驗和理論折算給定當量導熱系數，如電芯等。
功耗設置及風機選用：
單節電池的發熱量按照電流1A和內阻50mΩ確定為0.288w，電池為18650，容量2.4Ah；
風機統一為最大風量15.87m3/h，最大全壓31.33Pa的軸流風機，可以根據具體需求隨時改換。
分析方案：
仿真工作環境：30℃環境溫度下放電1小時
分析模型：
放電一小時溫度截面云圖（Z方向）：
放電1小時速度截面云圖（Z方向）：
放電1小時速度截面云圖（Y方向）：
電池放電一小時溫度分布圖1：
電池放電一小時溫度分布圖2：
仿真結論：
在此散熱方案下，大部分電池的溫度都處在40-45℃的區間之內，少數散熱條件較好的電池區域溫度低于40℃。在最高溫度可以接受的條件下，可以通過調整風機的風量和擺放來改善溫度的不均衡度。
歡迎關注微信公眾號：有限元科技
展開 電動車動力電池包的隨機振動疲勞仿真分析案例
車載動力電池包在電動汽車行駛過程中承受著振動載荷的持續作用，因此振動試驗是電池包可靠性試驗中的重要部分。動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發生失效的情況下，尤其是當一些關鍵部件或結構失效（例如出現松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關部件的加速損壞，導致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發電池性能衰減，管理系統失效、電能中斷或起火爆炸等情況的發生。因此動力電池包的振動試驗也與安全性緊密相關，一直是動力電池測試評價領域關注的重點。本文利用通用疲勞壽命分析軟件Alphatigue進行電池包的隨機振動疲勞分析。
1.有限元仿真模型
頻率響應分析采用MSC.Nastran求解，分析模型的殼單元采用CQUAD4和CTRIA3單元模擬，各部件之間通過RBE2進行連接，模型總計18473個單元和18622個節點，如圖1所示。
圖1 車載動力電池包的有限元模型
2.電池包隨機振動疲勞分析流程的模塊卡片組搭建
選擇Alphatigue圖形界面的方式快速搭建隨機振動疲勞分析流程，如圖2所示。一個完整的隨機振動疲勞分析流程共分為模型輸入與工況選擇、功率譜密度文件輸入和SN求解器三部分。
圖2針對電池包隨機振動疲勞分析流程的模塊卡片組
3.工況選擇
電池包有限元分析模型共包含PSHELL_1和PSHELL_2兩個Section，如圖3所示。加載位置為電池包與車體連接點位置。
展開 ANSYS動力電池仿真應用案例
目錄
1 電池行業發展趨勢
2 燃料電池定義和分類
3 燃料電池產業鏈
4 動力電池研發中主要的流體/結構問題
5 ANSYS動力電池應用案例
(1) PEMFC燃料電堆模擬
(2) 反應濕度對PEMFC性能影響
(3) PEMFC水管理
(4) 燃料電池電芯仿真
(5) 電池單體倍率性能分析
(6) 基于MSMD方法的電池單體熱仿真
(7) 電池單體熱仿真
(8) 電池PACK串并聯電特性分析
(9) 電池熱失控分析
(10) 基于MSMD方法的電池包短路仿真
(11) 電池針刺或內外部短路分析
(12) 電池PACK散熱分析
(13) 基于Fluent的電池包熱管理
(14) 動力電池熱分析
(15) 基于MSMD方法的電池包熱仿真
(16) 新能源動力電池BMS系統低溫加熱計算
(17) 基于LTI ROM降階模型的電池包熱仿真
(18) 基于SVD ROM降階模型的電池包熱仿真
以下內容截取自該篇資料
PEMFC燃料電堆模擬
①輸入條件
? 燃料及空氣進口質量流量、化學計量數比
? 指定固相電勢邊界條件: 電壓Vcell
? 定壁溫熱壁面邊界
②仿真流程
③結果
反應濕度對PEMFC性能影響
①輸入條件
? 燃料及空氣進口流量、溫度
? 不同層的材料屬性
? 熱壁面邊界條件
②仿真流程
? 幾何模型處理
? 六面體網格劃分
? Fluent中通用模塊設置及PEMFC模塊設置
? 求解計算得出基本標量值及特定標量值
③結果
PEMFC水管理
①輸入條件
? 燃料及空氣進口流量
展開 【CFD專欄】圓柱電池包如何進行熱仿真？
圓柱電池（cylindrical cell）技術成熟，成本低，單體一致性較好，在新能源車中得到廣泛應用。最具代表性的車型，特斯拉 Model3，總共有 4416 顆 21700 型圓柱電池單體。
Model3 的電池包拆解圖
圓柱電芯單體是由多層材料組成，每個電芯在半徑方向和高度方向導熱性能差別較大。在電池包熱仿真模型中，不太可能對單個電芯進行詳細建模，通常簡化為均勻的固體，要求定義各向異性的熱屬性。如果手動來定義，那么數百個電芯都要創建各自的圓柱坐標系 (RTZ)，頗為麻煩。
圓柱電芯拆解圖
使用 SimLab 實現
圓柱電芯的熱屬性批量定義
在 Altair SimLab? 中不僅可以處理復雜的裝配體 CFD 網格，而且可以利用 Python 腳本輕松實現圓柱電芯的熱屬性批量定義。
展開 干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
圖8 ECM建模流程
3.1 獲取電池充放電曲線
需要通過試驗測定單體電池的兩組特性曲線數據：
a) 開路電勢 vs SOC曲線（open circuit potential vs SOC (state of charge) ）
b) 脈沖放電情況下的瞬態電勢（transient potential under pulse discharge）
3.2 生成ECM
這個和ROM生成過程一致，基于上一步的試驗數據，在Simplorer中使用專門的ECM萃取工具生成單體電池的ECM模型。
3.3 搭建電池包電路模型
根據實際情況，將單體電池ECM模型通過串聯或并聯的方式搭建電池包的電路模型，其中還可以加入電機、電阻負載等電路元件。
3.4 在Simplorer完成電池包電路仿真
模型搭建完成之后就可以在Simplorer中進行電池包電路系統的仿真分析，得到各種電池特性曲線，其中電池的熱耗散可以作為CFD分析的熱源輸入數值，用于與ROM的耦合分析。
展開 
干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
圖8 ECM建模流程
3.1 獲取電池充放電曲線
需要通過試驗測定單體電池的兩組特性曲線數據：
a) 開路電勢 vs SOC曲線（open circuit potential vs SOC (state of charge) ）
b) 脈沖放電情況下的瞬態電勢（transient potential under pulse discharge）
3.2 生成ECM
這個和ROM生成過程一致，基于上一步的試驗數據，在Simplorer中使用專門的ECM萃取工具生成單體電池的ECM模型。
3.3 搭建電池包電路模型
根據實際情況，將單體電池ECM模型通過串聯或并聯的方式搭建電池包的電路模型，其中還可以加入電機、電阻負載等電路元件。
3.4 在Simplorer完成電池包電路仿真
模型搭建完成之后就可以在Simplorer中進行電池包電路系統的仿真分析，得到各種電池特性曲線，其中電池的熱耗散可以作為CFD分析的熱源輸入數值，用于與ROM的耦合分析。
展開 7/7 Ansys在電池包結構仿真方案中的應用
簡介：
電動汽車采用鋰離子動力電池包安全性測試方法中涉及到很多項目，包括振動、機械沖擊、跌落、翻轉、模擬碰撞、擠壓、溫度沖擊等。Ansys Mechanical和Ansys LS-Dyna針對這些需求可以提供相應解決方案，本次網絡研討會將介紹包括在Ansys SpaceClaim中的模型處理，在Ansys Mechanical中的電池包模態分析，諧響應分析，在Ansys LS-Dyna中振動，沖擊跌落顯式分析，在nCode DesignLife中振動疲勞分析，詳細介紹動力電池包安全性測試要求及仿真解決方案。
時間：
2020/07/07 16:00
講師簡介：
張寅
深圳市軟信技術部結構仿真工程師。CAE專業碩士畢業，曾就職于國內知名車企，具備多年CAE仿真工作經驗，擅長Ansys結構產品線的應用，特長是Ansys Mechanical的非線性分析，振動分析，LS-Dyna碰撞分析，以及nCode Designlife疲勞分析。對新能源電池包結構仿真比較了解，服務過國內多家大型新能源電池包生產制造商。
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展開 abaqus電池包跌落仿真分析（附CAE模型及分析流程） ￥80
連接關系
電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下：
1. 模組與兩端板之間通過長螺桿連接 ；
2. 端板與支撐之間通過螺栓連接；
3. 上下蓋之間通過螺栓連接 ；
4. 箱體與支撐板直接通過焊接連；
5. 箱體與外部承載板之間通過焊接連；
2. 設置分析步
3.接觸設置
4. 邊界條件和載荷
5. 提交計算
6.查看結果
以下內容包含完整的詳細的電池包跌落仿真分析 附件為完整教程和CAE模型文件.rar
展開 lsdyna電池仿真指導
lsdyna電池包仿真指導，擠壓，碰撞，模態，隨機振動等工況
