電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統
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電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統的視頻教程
hypermesh+optistruct 新能源電池包隨機振動疲勞
GB/T 31467.3-2015電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分：安全性要求與測試方法 工況定義 材料疲勞定義 輸出 視頻練習文件：random_response_fatigue_finished.fem 自行下載練習
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電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統的實例教程
4.相關規范標準要求
標準
名稱
GB/T 31484-2015
電動汽車用動力蓄電池循環壽命要求及試驗方法
GB/T 31485-2015
電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法
GB/T 31486-2015
電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法
GB/T 31467.1-2015
電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第1部分：高功率應用測試規程
GB/T 31467.2-2015
電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第2部分：高能量應用測試規程
GB/T 31467.3-2015
電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第3部分：安全性要求與測試方法
GB/T 18384.1-2015
電動汽車 安全要求 第1部分：車載可充電儲能系統
GB/T 18384.2-2015
電動汽車 安全要求 第2部分：操作安全和故障防護
GB/T 18384.3-2015
電動汽車 安全要求 第3部分:人員觸電防護
GB 4208-2008
外殼防護等級（IP代碼）
更多優質電池系統內容，關注公共號：電池系統設計與開發
展開 仿真結果如下：
顛簸路面同時緊急制動
顛簸路面同時急轉彎
3.4 動態分析
動態分析按照定頻分析和掃頻分析兩步進行，電池模組與電池包殼體的固定連接設置成接觸約束，使用HyperMesh進行網格劃分，并使用其中的求解器Abaqus進行約束加載和計算，最后再用HyperMesh查看結果。
定頻分析，將工況33Hz設置成振動頻率，加速度70m/s^2，根據這兩個初級輸入，計算定頻振動的振幅。使用這個定頻振動，計算上下，前后，左右三個方向的定頻分析。表格中數據單位為Mpa。設計選用材料的屈服極限為170.1Mpa。
掃頻分析，掃頻范圍17-200Hz，頻率變化按照線性規律。掃頻過程，就是尋找200Hz以下的系統共振頻率。結果，方形電池包找到了2個共振頻率：99.2Hz和177.2Hz都是在模態分析的3階頻率以上的高階頻率，兩個結果并無矛盾。
參考文獻
1 陶銀鵬，CAE技術在電動汽車電池包設計中的應用;
2 谷理想，電動汽車電池包疲勞壽命預測關鍵技術研究;
3 蘇陽，電動車電池包振動疲勞分析;
4 GB/T 31467.3-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分 安全性要求與測試方法.
展開 本案例基于lsdyna軟件對電池包進行機械沖擊的仿真模擬。電池包的機械沖擊仿真分析是為了評價純電動汽車在減速、加速、駛過顛簸路面等工況下，電池包抵抗變形和破壞的能力，根據計算得到的應力和應變結果，來判定電池包抵抗機械沖擊載荷的能力是否滿足國標要求。根據GB/T 31467.3－2017《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第3部分：安全性要求與測試方法》中的規定，對電池包施加25g、15ms的半正弦沖擊波，z軸方向沖擊3次，觀察2h。要求電池包系統無電解液泄漏、著火或爆炸的現象。這就要求電池包的底板和模組安裝筋要有足夠的強度，在25g的加速度作用下變形量不能過大，否則會造成電池包內部的零部件破壞。
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展開 1.3 試驗項目
目前有關動力電池系統電性能測試的主要依據是GB/T31467.1-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第1部分：高功率應用測試規程》和GB/T31467.2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第2部分高能量：應用測試規程》這兩個國家標準。
因目前新能源商用車用動力電池系統主要以高能量應用為主，測試用動力電池系統也屬于高能量應用，故本文提出的動力電池系統電性能測試方法主要遵循標準31467.2，對動力電池系統的電性能進行驗證。
在動力電池系統電性能試驗中，最基本也是最主要的指標是放電容量和能量，包括在不同環境溫度、不同充放電倍率以及不同存貯時間等條件下測得的容量和能量，直接決定著新能源汽車的續駛里程。
為使車輛具有良好的動力性以滿足爬坡和加速超車等工況的功率需求，動力電池系統應具有較高的放電功率。而影響其高功率輸出的一個重要因素就是內阻，同時內阻也是影響能量效率的一個重要因素，對動力電池系統一般采用HPPC（HybridPulsePowerCharacteriza-tion）測試計算得出。在SOC工作范圍內擁有較高的能量效率不僅使得來自電網的電能能夠最大限度地用于車輛驅動從而提高整車的經濟性還有利于減小因電芯發熱對系統造成的影響而便于其熱管理系統的設計與布置。
1.4 試驗用儀器及設備
2 動力電池系統電性能試驗
2.1 初始檢測
動力電池系統到達測試現場后，首先需要分別對各電池包、配套高壓盒以及連接完成后的整套動力電池系統進行外觀檢查和絕緣電阻測試。
外觀檢查主要包括電池包、高壓盒上必須貼有銘牌、高壓危險警告標識，正、負極柱端必須貼有明顯正負極標識。外殼無銹蝕、霉斑、鍍層脫落、毛刺、開裂和塑料起泡等現象。各結構與控制件應安裝正確、完整，連接可靠，無松動和機械損傷。
展開 2015年，國家標準化管理委員會頒布了一系列標準，GB/T 31484-2015《電動汽車用動力蓄電池循環壽命要求及試驗方法》、GB/T 31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》、GB/T 31486-2015《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》及 GB/T 31467. 1-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第1部分 高功率應用測試規程、GB/T 31467. 2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第2部分 高能量應用測試規程、GB/T 31467. 3《電動汽車用鋰離子動力蓄電池系統測試規程 第3部分 安全性要求與測試方法。
GB/T 31485-2015及GB/T 31486-2015分別是針對單體/模塊的安全及電性能測試，GB/T 31467-2015系列參照了ISO 12405系列，適用于電池包或電池系統的測試，而GB/T 31484-2015是專門針對循環壽命的測試標準，對于單體和模塊采用標準循環壽命，對于電池包和系統采用工況循環壽命。
2016年，工信部發布了《電動客車安全技術條件》，從人員觸電、水塵防護、火災防護、充電安全、碰撞安全、遠程監控等方面綜合考慮，充分借鑒了現有的傳統客車、電動汽車相關標準和上海、北京等地方標準，對動力電池提出更高的技術要求，增加了熱失控和熱失控擴展兩個測試項，已于2017年1月1日正式實施。
表 2 國內常用的動力鋰離子電池標準
三、國內外動力鋰離子電池標準分析
國內外動力鋰離子電池標準分析國際上的大部分標準是在2010年前后頒布的，重新修訂次數較多，且陸續有新的標準出臺。GB/Z 18333. 1: 2001是在2001年頒發的，由此可見，我國的電動汽車鋰離子電池標準在世界上起步并不算晚，但發展相對緩慢。
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圖8 損傷結果
圖9 壽命結果
圖10 應力均方根
四、結果評價
對電池包支架進行振動疲勞分析，可以將電池包振動疲勞分析整個流程固化下來，包括PSD載荷、求解參數設置等，若后續需要更新模型或材料，直接在此模型上進行修改即可完成振動疲勞分析；通過分析可以預測電池包的支架疲勞損傷是否滿足要求，如本例中根據《GBT 31467.3-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統
. 2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第2部分 高能量應用測試規程、GB/T 31467. 3《電動汽車用鋰離子動力蓄電池系統測試規程 第3部分 安全性要求與測試方法。
GB/T 2900.41-2008 電工術語 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動汽車術語（ISO8713:2002,NEQ）
GB/T 31467.2電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第2部分：高能量應用測試規程
QC/T 468-2010 汽車散熱器
GB/T 18386-2017 電動汽車 能量消耗率和續駛里程試驗方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限制及測量方法
同時，替代了原來的GB/T31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》和GB/T31467.3-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分：安全性要求與測試方法》。這意味著這些標準比原來更加嚴格了。
GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》的主要變化點。
對于機械沖擊的要求，在電池包安全標準《GB/T 31467.3-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分 安全性要求與測試方法》中，只對z向提出了要求，具體是25g沖擊15s，3次，觀察2小時。
案例中自行設定的仿真參數為，制動減速度設置為g=9.8m/s^2，急轉彎時向心加速度取0.8g，z向動載荷系數取2.0。參數整體設置比較小。
1.3 試驗項目
目前有關動力電池系統電性能測試的主要依據是GB/T31467.1-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第1部分：高功率應用測試規程》和GB/T31467.2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第2部分高能量：應用測試規程》這兩個國家標準。
參考文獻
1 陶銀鵬，CAE技術在電動汽車電池包設計中的應用;
2 谷理想，電動汽車電池包疲勞壽命預測關鍵技術研究;
3 蘇陽，電動車電池包振動疲勞分析;
4 GB/T 31467.3-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分 安全性要求與測試方法.
GB/T 2900.41-2008 電工術語 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動汽車術語（ISO 8713:2002,NEQ）
GB/T 31467.2電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第2部分：高能量應用測試規程
QC/T 468-2010 汽車散熱器
GB/T 18386-2017 電動汽車 能量消耗率和續駛里程試驗方法
GB 18352.6-2016
2009年美國頒布的SAEJ2929:2013標準《電動和混合動力電池系統安全標準》涉及到電池組和整車級別的安全性檢測；2014年國際標準化組織（ISO）制定了標準ISO12405-3：2014《電驅動車輛-鋰離子電池動力包及系統檢測規程第3部分：安全性要求》針對電池組以及電池系統的安全性提出了要求，為汽車廠指明了可選擇的檢測項目以及檢測方法；2015年中國發布了GB/T31467.3-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第
根據GB/T 31467.3－2017《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第3部分：安全性要求與測試方法》中的規定，對電池包施加25g、15ms的半正弦沖擊波，z軸方向沖擊3次，觀察2h。要求電池包系統無電解液泄漏、著火或爆炸的現象。這就要求電池包的底板和模組安裝筋要有足夠的強度，在25g的加速度作用下變形量不能過大，否則會造成電池包內部的零部件破壞。
