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1 問題設(shè)定 新能源汽車電池包擠壓分析的目的是采用 FEA 方法檢驗電池包是否可以滿足國標(biāo)對電 池包擠壓性能的要求，包括電池包在擠壓過程中的結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力以及整體剛度等指標(biāo)。 本 案例是利用 Abaqus2017 來建模以及求解。

車用動力電池的擠壓載荷變形響應(yīng)及內(nèi)部短路失效分析_蘭鳳崇.pdf復(fù)現(xiàn)的文獻是《車用動力電池的擠壓載荷變形響應(yīng)及內(nèi)部短路失效分析_蘭鳳崇》。是華南理工大學(xué)學(xué)報的一篇EI文獻。文獻中所提到的模型材料參數(shù)、電池的各向同性本構(gòu)方程都比較詳細，用getdate扣下曲線數(shù)據(jù)，與我本文里的復(fù)現(xiàn)仿真模型導(dǎo)出的曲線對比，誤差較小，論文模型復(fù)現(xiàn)成功。

在電池擠壓變形過程中，當(dāng)載荷達到最大時電池會由于殼體強度失效、變形量增大導(dǎo)致其內(nèi)部發(fā)生熱失控，因此對于電池單體乃至于電池包的設(shè)計，合理布置其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，如何保護好電池包內(nèi)部的電池單體，是提高電池包的防碰撞能力的最重要的考量，對于其安全性能的改善也是十分必要的途徑。

<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(jié)構(gòu)安全性和失效行為。

以一個簡單的電池包擠壓仿真分析為例，介紹如何在hyperworks的lsdyna界面實現(xiàn)整個擠壓仿真的前處理，在lsdyna中提交計算，hyperview中進行后處理。

擠壓行業(yè)內(nèi)常用標(biāo)準(zhǔn)：材料的抗拉強度、侵入30%或100kN擠壓力時不起火不爆炸工況解讀：擠壓仿真模擬整車受到碰撞所受載荷，屬于客戶濫用工況，只需滿足一次性安全防護即可 相比于隨機振動、機械沖擊的長期服役要求，擠壓只需滿足一次性載荷即可。擠壓發(fā)生后，電池包發(fā)生肉眼可見的變形，即使能夠電池包還能夠正常工作，電池包都會報廢處理，以應(yīng)對不可預(yù)測風(fēng)險。

仿真流程： 仿真輸出：擠壓作用下電芯層疊結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形結(jié)果。 獲取完整版資料

圖5 車用動力電池碰撞擠壓內(nèi)短路失效機理與電池碰撞擠壓計算模型 2.5 車用動力電池的碰撞仿真分析方法及失效預(yù)測模型 動力電池系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)一直缺乏可準(zhǔn)確預(yù)測碰撞變形和失效的電池數(shù)值模型，使得電池包結(jié)構(gòu)存在技術(shù)盲區(qū)，基于工程經(jīng)驗和迭代試驗的技術(shù)方法開發(fā)成本高，并且易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過設(shè)計。

9、動力電池的擠壓分析 電池包在指定反力或變形下的擠壓分析，查看位移、應(yīng)力以及塑性應(yīng)變結(jié)果。 10、動力電池的球擊分析 電池包在指定球速下的球擊分析，查看位移、應(yīng)力以及塑性應(yīng)變結(jié)果。 作者：王建 安世亞太

該案例只能為電池包的擠壓仿真提供思路，并不能代表真實的擠壓仿真。實際上，輥子對電池包的擠壓速度很緩慢，擠壓的過程中可以看成無數(shù)個微小時間間隔的靜態(tài)過程，因此電池包的擠壓仿真用Abaqus做準(zhǔn)靜態(tài)仿真更準(zhǔn)確。由于水平有限和硬件不足，僅僅以低速碰撞替代準(zhǔn)靜態(tài)擠壓，為電池包的擠壓仿真探索思路。 在本案例中用到的卡片和關(guān)鍵字總結(jié)如下。

安裝在汽車底盤的電池包，偶遇路上一塊凸起的石頭，咔，可能十幾萬就沒了。 因此，要想方設(shè)法保護好嬌貴的電池。 無論是三級還是兩級拼裝，一個完整的車載電池包除了儲存電能的電芯，還有調(diào)節(jié)溫度監(jiān)控電壓電流的電池管理系統(tǒng)，以及保護電池的箱體、支架等結(jié)構(gòu)件。 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T31467也對電池包在振動、機械沖擊、翻滾和擠壓等極端工況下的安全提出了具體要求。

電池包作為新能源汽車的核心部件，在車輛行駛過程中會頻繁經(jīng)歷涉水沖擊場景，因此發(fā)生水流侵入電池包內(nèi)部，造成絕緣故障帶來安全隱患的風(fēng)險較大。主要有兩種失效形式：1、塑料件電池包密封蓋受水沖擊發(fā)生變形甚至破裂失效；2、電池包密封結(jié)構(gòu)受水沖擊滲水失效。

動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發(fā)生失效的情況下，尤其是當(dāng)一些關(guān)鍵部件或結(jié)構(gòu)失效（例如出現(xiàn)松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發(fā)生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關(guān)部件的加速損壞，導(dǎo)致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發(fā)電池性能衰減，管理系統(tǒng)失效、電能中斷或起火爆炸等情況的發(fā)生。因此動力電池包的振動試驗也與安全性緊密相關(guān)，一直是動力電池測試評價領(lǐng)域關(guān)注的重點。

將電芯放入不同的電池模組，然后將電池組組合成一個電池包（圖中紅色部分），可以在后處理中觀察在車輛碰撞中該區(qū)域電池的變形以及溫度及電方面的變化情況。那么電芯是否會發(fā)生局部內(nèi)部短路？是否發(fā)生熱失控？熱失控是否會從一個電芯蔓延到其他的電芯？這些也是LS-DYNA持續(xù)的研究方向之一。

多物理場電池擠壓和針刺采用分布式等效電路模型，可以模擬電池的局部短路，模型中電池電的輸入?yún)?shù)和熱的輸入?yún)?shù)與fluent可以共用。 8月將舉辦第二期：LS-DYNA鋰電池結(jié)構(gòu)仿真應(yīng)用介紹，敬請期待！

Ansys熱應(yīng)力分析可使電池包散熱板開裂風(fēng)險降低30%、熱失控預(yù)警時間提前8分鐘，構(gòu)建全周期安全防護體系，技術(shù)鄰依托資深師資團隊打造的定制培訓(xùn)，能讓企業(yè)工程師快速掌握這套核心防護技術(shù)。 新能源汽車電池包的熱應(yīng)力安全問題，是制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。電池包在充放電、高溫環(huán)境及熱失控初期均會產(chǎn)生顯著熱應(yīng)力，若管控不當(dāng)，極易引發(fā)殼體破裂、電芯擠壓短路等嚴(yán)重安全隱患。