電池包設計
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-14
電池包設計的視頻教程
電池包仿真設計研討會培訓
電池包仿真設計研討會培訓 適用人群： 從事電池行業，對人工智能感興趣的人群 直播內容： 1. 聚焦電池包研發和設計領域； 2. 電池包概念設計、電池包熱管理； 3. 利用數字孿生技術優化電池開發和運行； 4. 電池包輕量化及安全設計； 5. 電芯安全問題等。
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基于Hypermesh、Nastran、Abaqus、LS_Dyna和Femfat的電池包仿真分析
運用Hyperview軟件完成后處理,對電池包從靜態和動態進行評估,保證電池包結構設計合理性。 購買后另贈送以上三款AV小中大新能源電動車正碰模型。
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Abaqus 之 新能源電池包機械沖擊分析
1、通過對電池包機械沖擊分析，了解電池包在沖擊載荷作用下的應力分布情況，為電池包設計提供參考依據。 GBT 31467.3-2015 Z方向25g、15ms的半正弦波
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電池包設計的實例教程
摘要：
在整車電量一定的情況下，電動汽車的續航里程一直是用戶重點關注的參數之一，而電動汽車用電池包作為三電系統中的核心部件，其輕量化的設計直接影響整車的續航里程。實現動力電池包輕量化設計主要有兩種途徑：提高單體電芯的能量密度，優化電池包結構設計，本文主要是針對第二種方式進行闡述輕量化設計的相關技術研究。
新能源汽車對輕量化設計更加敏感，直接影響到終端用戶的體驗度和滿意度。電動汽車電池包的輕量化研究是新能源汽車輕量化的主要研究內容之一，實現動力電池包的輕量化主要有兩種途徑：一是提高單體電芯質量能量密度，二是優化電池包結構設計和新材料的選型。
1 動力電池包輕量化設計思路
動力電池包的主要組成部分就是電池及相關結構輔件，目前單體電芯大多數為鋰離子電池，其主要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜、銅箔等組成，動力電池包對電芯進行相關的串并聯組合方式實現不同的電壓和能量，過重的電池包對整車續航能力影響極大。
展開 ?其中整車耐久可靠性試驗是眾多汽車企業的主流驗證方法，可以充分暴露電池熱管理系統各方面可能存在的設計缺陷?
2 熱管理系統設計不良案例
2.1 電池包熱交換設計不良
某項目A是插電混合動力車型，其電池包采用液冷設計，且設計了壓縮機參與熱量交換的快速冷卻功能，在熱管理系統設計上理念較為先進?然而該項目在以高車速/大載荷工況為主的整車動力總成耐久試驗過程，暴露出電池包過熱降功率問題?
在該耐久試驗過程，電池包最高電芯溫度隨著工況的進行而快速上升，當最高電芯溫度上升至38℃時，系統根據策略觸發快速冷卻功能，電池升溫速度雖然開始減緩，但仍在繼續增長?同時電池包內的單體電芯溫差在逐漸拉大?最終最高電芯溫度突破46℃，BMS報電池溫度過高故障，整車進入降功率行駛模式?
產品工程師在分析電池包散熱不良現象過程，初步發現了冷卻液的出水溫度與進水溫度十分接近，結合水流速度計算得出的熱交換量較低，并未達到預期的設計目標?因此聯合供應商對電池包進行拆解分析，最終確認了電池包的冷板存在幾個設計不合理問題?
①冷板僅與電池模組下方一個面接觸，接觸面積過小，導致熱量無法及時傳導到冷板上;
②冷板的水路沒有進行迂回設計，過于筆直，導致冷卻液未能吸收足夠的熱量就快速通過了冷板;
③冷板僅與電池模組下方一個面接觸，模組下方的電芯距離冷板較為接近，冷卻效果較好，而模組上方的電芯距離冷板較遠，冷卻效果較差，很容易導致電芯溫度差變大?
2.2 電池包熱阻值與額定電壓設計不良
某項目B是插電混合動力車型，其電池包與項目A一樣采用具有快冷功能的液冷設計?該項目同時使用了分別來自甲和乙兩家供應商的動力電池?然而兩個不同供應商的電池包在動力總成耐久試驗過程的表現出現了較大的差距，其中乙的電池包在耐久過程頻繁出現過熱降功率現象，而甲的電池包在耐久全過程均未出現降功率現象?暴露出電池包供應商乙的電池包設計經驗不足問題
展開 ?其中整車耐久可靠性試驗是眾多汽車企業的主流驗證方法，可以充分暴露電池熱管理系統各方面可能存在的設計缺陷?
2 熱管理系統設計不良案例
2.1 電池包熱交換設計不良
某項目A是插電混合動力車型，其電池包采用液冷設計，且設計了壓縮機參與熱量交換的快速冷卻功能，在熱管理系統設計上理念較為先進?然而該項目在以高車速/大載荷工況為主的整車動力總成耐久試驗過程，暴露出電池包過熱降功率問題?
在該耐久試驗過程，電池包最高電芯溫度隨著工況的進行而快速上升，當最高電芯溫度上升至38℃時，系統根據策略觸發快速冷卻功能，電池升溫速度雖然開始減緩，但仍在繼續增長?同時電池包內的單體電芯溫差在逐漸拉大?最終最高電芯溫度突破46℃，BMS報電池溫度過高故障，整車進入降功率行駛模式?
產品工程師在分析電池包散熱不良現象過程，初步發現了冷卻液的出水溫度與進水溫度十分接近，結合水流速度計算得出的熱交換量較低，并未達到預期的設計目標?因此聯合供應商對電池包進行拆解分析，最終確認了電池包的冷板存在幾個設計不合理問題?
①冷板僅與電池模組下方一個面接觸，接觸面積過小，導致熱量無法及時傳導到冷板上;
②冷板的水路沒有進行迂回設計，過于筆直，導致冷卻液未能吸收足夠的熱量就快速通過了冷板;
③冷板僅與電池模組下方一個面接觸，模組下方的電芯距離冷板較為接近，冷卻效果較好，而模組上方的電芯距離冷板較遠，冷卻效果較差，很容易導致電芯溫度差變大?
2.2 電池包熱阻值與額定電壓設計不良
某項目B是插電混合動力車型，其電池包與項目A一樣采用具有快冷功能的液冷設計?該項目同時使用了分別來自甲和乙兩家供應商的動力電池?然而兩個不同供應商的電池包在動力總成耐久試驗過程的表現出現了較大的差距，其中乙的電池包在耐久過程頻繁出現過熱降功率現象，而甲的電池包在耐久全過程均未出現降功率現象?暴露出電池包供應商乙的電池包設計經驗不足問題
展開 3結語
傳統燃油車電動化過程，電池包安裝梁結構設計方法可行。并采用 CAE分析電池包安裝點各工況下的強度，優化安裝梁的工程數據，能夠有效的減輕零部件重量，材料選擇并滿足電池包安裝點的性能要求。本文的電池包安裝結構設計值得其他企業借鑒和推廣。
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。仿真過程中，網格在HyperMeshs中完成劃分，求解器使用Mac. Nastra。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.
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本文原刊登于Ansys.com：《How Simulation Boosts Efficiency in EV Battery Manufacturing》
作者：Laura Carter | Ansys 高級市場傳播經理
編輯整理：陳桂杰 | Ansys主任應用工程師
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新能源汽車試驗T型槽平臺：電池包碰撞與電機耐久測試專用方案
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Ansys熱應力分析可使電池包散熱板開裂風險降低30%、熱失控預警時間提前8分鐘，構建全周期安全防護體系，技術鄰依托資深師資團隊打造的定制培訓，能讓企業工程師快速掌握這套核心防護技術。
新能源汽車電池包的熱應力安全問題，是制約行業發展的關鍵瓶頸。電池包在充放電、高溫環境及熱失控初期均會產生顯著熱應力，若管控不當，極易引發殼體破裂、電芯擠壓短路等嚴重安全隱患。技術鄰服務20+新能源頭部企業的實戰經驗顯示
電池包是新能源汽車的關鍵零部件，其耐久性影響著新能源汽車整體的可靠性，按照國標GB/T31467.3-7.1振中的要求，電池包需要在振動試驗臺上進行三個方向上疲勞耐久，測試從Z軸開始，然后是Y軸，最后是X軸。每個方向的測試時間是21個小時。
本文基于某車型動力電池包，使用
Hypermesh-Optistruct-Ncode聯合仿真分析手段，進行隨機振動疲勞分析。按照振動臺架邊界條件進行工況設置
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在現代工程設計中，墜落測試模擬是一種重要的手段，用于評估產品在實際使用過程中可能遭受的沖擊和碰撞。Ansys Workbench中的LS-DYNA模塊提供了一個高效且便捷的墜落測試模塊，能夠幫助工程師快速完成相關模擬，從而優化產品設計并提高其可靠性。本文將以電池包墜落為例，詳細介紹如何使用LS-DYNA的墜落測試模塊進行仿真分析
引 言
近年來，新能源汽車行業呈爆發式增長，已然成為全球能源轉型與汽車產業升級的核心方向。在新能源汽車中，電池系統占據核心地位，作為電池系統重要組成部分的電池盒，也發揮著不可或缺的作用 。目前，電池盒鋁合金框架結構主要通過焊接裝配的方式進行組裝，焊接變形問題不容忽視。若采用傳統試錯方式來解決焊接變形問題，會面臨時間周期長、試錯成本高、數據收集困難等諸多難題。當前不少新能源汽車企業采用焊接仿真來分析解決焊接變形
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前言
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<p><span style="color: rgb(64, 64, 64);">在LS-DYNA中開展電池包擠壓模擬，通過仿真手段全面評估電池包在極端載荷下的結構安全性和失效行為。</span></p><p>通過本帖子提供的k文件，讀者可以學到：</p><h3>（1）材料模型的選擇及失效準則定義</h3><h3>（2）復雜接觸定義方法</h3><h3>（3）動態載荷與邊界條件設置</h3><p><
針對電池包箱體的安全性能，通過振動檢測，可以提前發現電池包箱體在結構設計、材料選擇、制造工藝等方面存在的潛在問題，從而采取相應的改進措施，確保電池包箱體在實際使用中的穩定性和可靠性，保障車輛的安全運行。
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振動是指物體相對平衡位置進行的往復 運動。通常用一些物理量 ( 如位移、速度、 加速度等 ) 隨時間變化的函數來表征振動的 時間歷程。
如何實現高質量產品研發和創新，是當下電池儲能企業的重要議題。作為業界優秀的產品設計軟件，NX一直致力于為電池儲能行業提供強大的設計支持。
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