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动力电池包抗振动安全性设计研究

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2024年3月21日发(作者:太叔雁梅)

汽车技术·AutomobileTechnology

动力电池包抗振动安全性设计研究*

符兴锋

1

李罡

1,2

曾维权

1

刘静

1

杨勇

1

(1.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广州511434;2.华南理工大学,广州510640)

【摘要】

为改善电动汽车用动力电池包的抗振动安全性,利用有限元分析方法构建了动力电池包强度、刚度和抗振动

性寿命失效分析模型,以有限元仿真结果为指导,优化了电池包的内、外部结构和焊接方式。仿真和试验结果表明,优化后

的动力电池包满足国家标准对电池包抗振动性能的要求,具有良好的抗振动安全性。

主题词:动力电池包

中图分类号:U467.1

抗振动性失效分析安全

DOI:10.19620/.1000-3703.20170056文献标识码:A

AResearchonPowerBatteryPackAnti-VibrationSafetyPerformance

(houAutomobileGroupCo.,tiveEngineeringInstitute,Guangzhou511434;hina

【Abstract】Toimprovepowerbatterypackanti-vibrationsafety,powerbatterypackstructuralintensity,stiffnessand

antideofFEAcalculationresults,

optimizationdesignabtandsimulation

resultsprovethattheoptimizedbatterypackcanmeetrequirementofnationalstandardonbatterypackanti-vibration

performanceandhaveexcellentanti-vibrationsafety.

UniversityofTechnology,Guangzhou510640)

FuXingfeng

1

,LiGang

1,2

,ZengWeiquan

1

,LiuJing

1

,YangYong

1

Keywords:Powerbatterypack,Anti-vibrationperformance,Failureanalysis,Safety

1前言

动力电池是电动汽车最重要的零部件之一,其安全

性直接影响到电动汽车的使用性能。GB/T31467.3—

2015将电池包的16项安全性测试纳入强制检测范围。

电池包的抗振动性要求是其中的重要内容,也是电池包

布以来,广大学者针对电动汽车的耐振动性进行了积极

的研究

[1-4]

,但关于电动乘用车用电池包的研究成果相

对较少。本文通过有限元仿真分析结合试验验证的方

法,研究提高纯电动乘用车用动力电池包安全性的有效

措施。

安全性要求中最难通过的几项测试之一。国家标准发

个方向上依次进行。

图1所示为本文研究的某纯电动乘用车动力电池

包布置位置示意。该动力电池包布置在汽车地板下,

由9个安装点固定在车身两侧的纵梁和后副车架前安

装横梁上,因此动力电池包还需要满足电动汽车使用

的强度和刚度设计要求,此外,还需满足IP67的防护等

级要求。

2动力电池包的抗振动安全性要求

本文研究的动力电池包布置在电动汽车乘员舱下

部,根据GB/T31467.3的要求,在抗振动性测试时,需要

将其安装在振动试验台上,振动测试在Z轴、Y轴、X轴3

图1动力电池包布置位置示意

*基金项目:广东省重大科技专项(55018);广东省科技厅科技计划项目(2013B0906001)。

-12-

汽车技术

符兴锋,等:动力电池包抗振动安全性设计研究

动力电池包的强度和刚度分析载荷工况根据企业

的实际测试数据整理为:纵向和横向加速度均为±3g,

垂直加速度为±6g的复合载荷工况,同时,安装在整车

后,还需满足整车模态频率大于20Hz的要求。

3动力电池包有限元分析计算方法

动力电池包有限元分析使用结构应力计算方法。

假设在有限元模型中,1条焊缝上存在有2个计算节点,

其间距为l,应力分别为F

y1

和F

y2

,沿焊缝方向单位厚度

的线性力分别为f

y1

和f

y2

,则有平衡方程:

t

F

yi

+

0

f

y

(

x

)

dx=0

(1)

(2)

求解方程,得到节点处的线性力和线性转矩:

t

F

yi

x

i

+

f

y

(

x

)

xdx=0

0

f

y1

=2

(3)

f

(

2F

y1

-F

y2

)

l

y2

=2

m

(

2F

y2

-F

y1

)

l

(4)

x1

=2M

x1

-M

x2

(5)

m

(

2

)

l

x2

=2

(

2M

x2

-M

x1

)

l

(6)

式中,t为电池包钣金厚度;m

x1

和m

x2

分别为节点处沿焊

缝方向单位厚度的扭矩;M

x1

和M

x2

分别为节点处沿焊缝

方向的节点扭矩。

应力梯度变化不明显的情况下,可以通过每个计算

单元的线性力和线性转矩计算出准确的结果。但实际

建模时,焊缝单元的形状、尺寸和应力梯度变化往往很

大,需要考虑整个焊缝虚线通过建立联立方程组的方式

来求解焊趾单元的线性力和线性转矩:

é

é

ê

l

1

3l

1

600…0

ù

ê

F

1

ù

ê

l

1

ê

F

2

ú

ê

6

(

l

1

+l

2

)

3l

ú

2

60…0

ú

ú

ê

ú

ê

ê

0l6

ê

ê

ë

ú

ú

=

ê

ê

ê

ê

00

(

l

ú

21

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2

)

3

l

3

6

00

ú

0

ú

ú

ú

ú

(7)

F

ú

ê

ê

n

û

ê

ê

⋮⋮

ë

⋮⋮

0

(

l

n-

l

2

+l

ú

ú

n-1

)

3l

n-1

ê

0…

6

ú

ú

n-1

6l

n-1

3

ú

û

大量试验数据分析表明,焊缝扩展失效过程可以分

为短裂纹阶段(0

断裂阶段(a/t>1),其中,a为断裂失效判断系数,断裂阶

段代表样件已经发生断裂失效

[5-6]

4动力电池包强度和刚度有限元分析

利用HyperMesh中的Nastran模块建立焊点的有

限元模型,建模过程中,选用多种类型的单元焊点模

型来模拟点焊连接,金属板的弹性模量E=210GPa,密

度ρ=7850kg/m

3

,泊松比μ=0.3,焊点单元的修改采用

2018年第5期

HyperMesh

元节点的连接区域不同分为

中的Connector。片与片的连接方式根据单

ELEMID(elem-elem)和

ELPAT

点,辅助点构成的四边形面积等价于焊点截面积

(patch-patch)两种,焊接面上可以产生4个辅助

[7-10]

电池包上盖采用SMC材料,拉伸强度95MPa,拉伸

模量5GPa,断裂延展率1.5%,弯曲强度140MPa,弯曲

模量4.9GPa。电池包下壳体和支撑板材料为CR340,

电池包底部托架材料为HR550。电池包有限元模型如

图2所示。

Y

Z

X

图2电池包仿真分析有限元模型

对动力电池包进行模态强度有限元分析,振型图如

图3所示。电池包第1阶模态分析结果为25.4Hz,满足

设计要求。

图3电池包模态分析振型图

动力电池包Z向-6g垂直冲击工况强度、刚度仿真

结果分别如表2、图4所示。由表2可知,动力电池包安

装支架最大应力远超过材料屈服极限,不满足设计目

标,其他安装点的最大应力满足设计目标。由图4可

知,该工况下,电池包支架最大变形量为7.25mm,满足

设计目标。

表2动力电池包强度仿真计算结果MPa

部位材料屈服强度最大应力仿真结果

前地板侧梁

423259

动力电池包支架

5341012

后地板下横梁

356273

动力电池包Z向振动耐久性仿真结果如图5所示,

后安装梁部分Z向振动耐久性寿命低于1h,远低于国

家标准要求的21h,不满足振动耐久性要求。与此类

-13-

符兴锋,等:动力电池包抗振动安全性设计研究

似,Y向振动相同区域耐久性寿命低于24h,X向振动耐

久性寿命高于24h。即仅X向振动耐久性寿命仿真结

果满足要求。

轮廓点位移

7.248

/mm

6.615

5.982

5.349

4.716

4.083

3.450

2.817

2.184

1.551

最大应力:7.248

7.248mm

最大应力点:742426

最小应力:1.551

最小应力点:12584

图4电池包强度刚度分析结果

寿命/h

9.3×10

-6

1.0

2.1×10

1

1.0×10

3

1.0×10

5

2.0×10

8

2.5×10

12

3.3×10

20

5.0×10

25

-6

1.0×10

30

9.3×10h

图5电池包Z向振动耐久性仿真结果

5动力电池包强度和刚度有限元优化

针对仿真分析中动力电池包支架强度不足和Z

向、Y向振动耐久性寿命不足的问题,进行针对性的优

化设计。

5.1动力电池包结构优化设计

对电池包和相关联的应力较为集中的部分进行优

化设计,将相关焊接或安装位置的应力降低到屈服强

度以下。

图6所示为电池包底部托架应力较大部分的结构

优化设计结果,将电池托架不连接的部分通过优化更改

结构,连接为一个个整体零件并焊接在一起,大大降低

了开裂或断开的风险。对于原结构仿真分析中焊点不

足容易开裂失效的部分,通过调整焊接结构或增加焊点

的降低应力集中。

图7所示为电池包内部结构设计优化示意,电池包

内部应力较大、容易开裂的横梁和纵梁结合部分增加

焊接衬板,进行针对性加强,以提高抗振动耐久性强

度;将原有的3根内部纵梁延长,内部通过三层焊接工

艺将底部的支撑横梁支架、外部纵梁焊接在一起,提高

了电池包的整体刚度,并将可能受到的振动冲击力尽

可能传递到电池包的安装固定点上,以减小应力集

-14-

中。在应力集中相对较高的部分改用屈服强度更高的

高强度钢。

接头调整

(a)焊接结构

(b)支架焊接结构

图6电池包外部结构优化设计

图7电池包内部结构优化设计

5.2动力电池包结构优化仿真计算

将优化后数模重新进行有限元建模,施加Z向-6g

垂直冲击工况进行分析

[10-12]

电池包最大变形量减小为4.38mm,电池包模态频

率为26.8Hz,最大应力仿真结果如表3所示。在模态、

最大变形量和最大应力满足设计要求的前提下,电池包

整体抗振动安全性能有了大幅度的提升

[13]

表3动力电池包优化强度仿真计算结果MPa

部位材料屈服强度最大应力仿真结果

前地板侧梁(GC420LA)

423

动力电池包支架(780DP)

534

161

后地板下横梁(GC340LA)

356

462

147

图8所示为优化设计后的电池包Z向振动耐久性

仿真计算结果。由图8可知,除电池包上、下箱体的安

装螺母和安装支架与车身安装孔间的抗振动性寿命较

低外,电池包其他部分的局部应力点均在a/t<1范围,特

别是优化前易失效的位置强度均有明显改善,基本满足

抗振动性寿命要求。

汽车技术

符兴锋,等:动力电池包抗振动安全性设计研究

寿命

1.0×10

/h

1.0

-5

2.1×10

5.616×10

-2

h

1.0×10

1

1.0×10

2

2.0×10

5

最大值:1.0×10

30

2.5×10

8

壳体单元编号:297600

4.646×10

-2

h

3.3×10

12

最小值:1.0×10

-5

5.0×10

18

壳体单元编号:61188

1.0×10

24

30

1.558×10

-4

4.243×10

-2

h

h

Y

Z

X

图8优化后电池包Z向振动耐久性仿真结果

图9所示为与动力电池包安装相关的车身支架焊点

结构优化设计后的仿真分析计算结果,结果表明,优化

后的车身安装支架应力明显降低,焊点位置抗振动性分

析为a/t>1,满足抗振动寿命要求。对于图8中部分螺栓

和螺母位置存在可能不满足抗振动性寿命要求的现象,

综合相关试验和仿真结果可知,螺栓安装位置的应力仿

真计算结果存在一定偏差,在类似电池包的抗振动性试

验中失效位置实际测试的结果均未出现失效情况,因此

可以预估电池包优化后的抗振动性寿命满足设计要求。

压力/MPa

压力

430.1

379.3

/MPa

382.3

337.2

334.5

286.8

295.0

239.0

252.9

191.2

210.7

143.4

168.6

95.6

126.4

47.8

84.3

6.13×10

-13

42.1

7.58×10

-13

最大值:430.1

编号:1150200

最大值:379.3

最小值:6.13×10

-13

编号:1149756

编号:1121795

最小值:7.58×10

-13

编号:1149362

图9优化焊点结构部分仿真结果

6试验

根据试验的要求将电池包模拟整车使用环境,制

作相应的电池包安装夹具将其安装在振动试验台上进

行试验。

图10所示为优化前、后Z向振动试验箱体情况。

优化前,电池包加载约1h即出现开裂,开裂位置与仿

真分析结果类似,侧面说明了仿真分析结果的可靠

性。优化后,电池包外部箱体虽有部分变形,但未发生

破裂、漏液、电池起火和爆炸等现象,静置2h后绝缘检

测的结果正常。

(a)优化前(b)优化后

图10优化设计前、后Z向振动试验箱体

综上所述,优化后的动力电池包抗振动安全性明显

2018年第5期

改善。

7结束语

本文针对某款动力电池包,根据国家标准的要求,

对抗振动安全性进行了研究,建立动力电池包的仿真分

析模型,进行了有限元仿真分析,根据仿真结果开展动

力电池包的优化设计,并进行了试验验证。

试验结果表明,优化后动力电池包具有良好的抗

振动安全性,有限元分析结合试验验证有效提高了分

析效率。

参考文献

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性设计研究

符兴锋

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.基于风冷模式的

汽车技术,2015(

18650

8):48-53+58.

动力电池系统安全

(责任编辑斛畔)

修改稿收到日期为2017年7月3日。

-15-

2024年3月21日发(作者:太叔雁梅)

汽车技术·AutomobileTechnology

动力电池包抗振动安全性设计研究*

符兴锋

1

李罡

1,2

曾维权

1

刘静

1

杨勇

1

(1.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广州511434;2.华南理工大学,广州510640)

【摘要】

为改善电动汽车用动力电池包的抗振动安全性,利用有限元分析方法构建了动力电池包强度、刚度和抗振动

性寿命失效分析模型,以有限元仿真结果为指导,优化了电池包的内、外部结构和焊接方式。仿真和试验结果表明,优化后

的动力电池包满足国家标准对电池包抗振动性能的要求,具有良好的抗振动安全性。

主题词:动力电池包

中图分类号:U467.1

抗振动性失效分析安全

DOI:10.19620/.1000-3703.20170056文献标识码:A

AResearchonPowerBatteryPackAnti-VibrationSafetyPerformance

(houAutomobileGroupCo.,tiveEngineeringInstitute,Guangzhou511434;hina

【Abstract】Toimprovepowerbatterypackanti-vibrationsafety,powerbatterypackstructuralintensity,stiffnessand

antideofFEAcalculationresults,

optimizationdesignabtandsimulation

resultsprovethattheoptimizedbatterypackcanmeetrequirementofnationalstandardonbatterypackanti-vibration

performanceandhaveexcellentanti-vibrationsafety.

UniversityofTechnology,Guangzhou510640)

FuXingfeng

1

,LiGang

1,2

,ZengWeiquan

1

,LiuJing

1

,YangYong

1

Keywords:Powerbatterypack,Anti-vibrationperformance,Failureanalysis,Safety

1前言

动力电池是电动汽车最重要的零部件之一,其安全

性直接影响到电动汽车的使用性能。GB/T31467.3—

2015将电池包的16项安全性测试纳入强制检测范围。

电池包的抗振动性要求是其中的重要内容,也是电池包

布以来,广大学者针对电动汽车的耐振动性进行了积极

的研究

[1-4]

,但关于电动乘用车用电池包的研究成果相

对较少。本文通过有限元仿真分析结合试验验证的方

法,研究提高纯电动乘用车用动力电池包安全性的有效

措施。

安全性要求中最难通过的几项测试之一。国家标准发

个方向上依次进行。

图1所示为本文研究的某纯电动乘用车动力电池

包布置位置示意。该动力电池包布置在汽车地板下,

由9个安装点固定在车身两侧的纵梁和后副车架前安

装横梁上,因此动力电池包还需要满足电动汽车使用

的强度和刚度设计要求,此外,还需满足IP67的防护等

级要求。

2动力电池包的抗振动安全性要求

本文研究的动力电池包布置在电动汽车乘员舱下

部,根据GB/T31467.3的要求,在抗振动性测试时,需要

将其安装在振动试验台上,振动测试在Z轴、Y轴、X轴3

图1动力电池包布置位置示意

*基金项目:广东省重大科技专项(55018);广东省科技厅科技计划项目(2013B0906001)。

-12-

汽车技术

符兴锋,等:动力电池包抗振动安全性设计研究

动力电池包的强度和刚度分析载荷工况根据企业

的实际测试数据整理为:纵向和横向加速度均为±3g,

垂直加速度为±6g的复合载荷工况,同时,安装在整车

后,还需满足整车模态频率大于20Hz的要求。

3动力电池包有限元分析计算方法

动力电池包有限元分析使用结构应力计算方法。

假设在有限元模型中,1条焊缝上存在有2个计算节点,

其间距为l,应力分别为F

y1

和F

y2

,沿焊缝方向单位厚度

的线性力分别为f

y1

和f

y2

,则有平衡方程:

t

F

yi

+

0

f

y

(

x

)

dx=0

(1)

(2)

求解方程,得到节点处的线性力和线性转矩:

t

F

yi

x

i

+

f

y

(

x

)

xdx=0

0

f

y1

=2

(3)

f

(

2F

y1

-F

y2

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l

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=2

m

(

2F

y2

-F

y1

)

l

(4)

x1

=2M

x1

-M

x2

(5)

m

(

2

)

l

x2

=2

(

2M

x2

-M

x1

)

l

(6)

式中,t为电池包钣金厚度;m

x1

和m

x2

分别为节点处沿焊

缝方向单位厚度的扭矩;M

x1

和M

x2

分别为节点处沿焊缝

方向的节点扭矩。

应力梯度变化不明显的情况下,可以通过每个计算

单元的线性力和线性转矩计算出准确的结果。但实际

建模时,焊缝单元的形状、尺寸和应力梯度变化往往很

大,需要考虑整个焊缝虚线通过建立联立方程组的方式

来求解焊趾单元的线性力和线性转矩:

é

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ê

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3

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(7)

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大量试验数据分析表明,焊缝扩展失效过程可以分

为短裂纹阶段(0

断裂阶段(a/t>1),其中,a为断裂失效判断系数,断裂阶

段代表样件已经发生断裂失效

[5-6]

4动力电池包强度和刚度有限元分析

利用HyperMesh中的Nastran模块建立焊点的有

限元模型,建模过程中,选用多种类型的单元焊点模

型来模拟点焊连接,金属板的弹性模量E=210GPa,密

度ρ=7850kg/m

3

,泊松比μ=0.3,焊点单元的修改采用

2018年第5期

HyperMesh

元节点的连接区域不同分为

中的Connector。片与片的连接方式根据单

ELEMID(elem-elem)和

ELPAT

点,辅助点构成的四边形面积等价于焊点截面积

(patch-patch)两种,焊接面上可以产生4个辅助

[7-10]

电池包上盖采用SMC材料,拉伸强度95MPa,拉伸

模量5GPa,断裂延展率1.5%,弯曲强度140MPa,弯曲

模量4.9GPa。电池包下壳体和支撑板材料为CR340,

电池包底部托架材料为HR550。电池包有限元模型如

图2所示。

Y

Z

X

图2电池包仿真分析有限元模型

对动力电池包进行模态强度有限元分析,振型图如

图3所示。电池包第1阶模态分析结果为25.4Hz,满足

设计要求。

图3电池包模态分析振型图

动力电池包Z向-6g垂直冲击工况强度、刚度仿真

结果分别如表2、图4所示。由表2可知,动力电池包安

装支架最大应力远超过材料屈服极限,不满足设计目

标,其他安装点的最大应力满足设计目标。由图4可

知,该工况下,电池包支架最大变形量为7.25mm,满足

设计目标。

表2动力电池包强度仿真计算结果MPa

部位材料屈服强度最大应力仿真结果

前地板侧梁

423259

动力电池包支架

5341012

后地板下横梁

356273

动力电池包Z向振动耐久性仿真结果如图5所示,

后安装梁部分Z向振动耐久性寿命低于1h,远低于国

家标准要求的21h,不满足振动耐久性要求。与此类

-13-

符兴锋,等:动力电池包抗振动安全性设计研究

似,Y向振动相同区域耐久性寿命低于24h,X向振动耐

久性寿命高于24h。即仅X向振动耐久性寿命仿真结

果满足要求。

轮廓点位移

7.248

/mm

6.615

5.982

5.349

4.716

4.083

3.450

2.817

2.184

1.551

最大应力:7.248

7.248mm

最大应力点:742426

最小应力:1.551

最小应力点:12584

图4电池包强度刚度分析结果

寿命/h

9.3×10

-6

1.0

2.1×10

1

1.0×10

3

1.0×10

5

2.0×10

8

2.5×10

12

3.3×10

20

5.0×10

25

-6

1.0×10

30

9.3×10h

图5电池包Z向振动耐久性仿真结果

5动力电池包强度和刚度有限元优化

针对仿真分析中动力电池包支架强度不足和Z

向、Y向振动耐久性寿命不足的问题,进行针对性的优

化设计。

5.1动力电池包结构优化设计

对电池包和相关联的应力较为集中的部分进行优

化设计,将相关焊接或安装位置的应力降低到屈服强

度以下。

图6所示为电池包底部托架应力较大部分的结构

优化设计结果,将电池托架不连接的部分通过优化更改

结构,连接为一个个整体零件并焊接在一起,大大降低

了开裂或断开的风险。对于原结构仿真分析中焊点不

足容易开裂失效的部分,通过调整焊接结构或增加焊点

的降低应力集中。

图7所示为电池包内部结构设计优化示意,电池包

内部应力较大、容易开裂的横梁和纵梁结合部分增加

焊接衬板,进行针对性加强,以提高抗振动耐久性强

度;将原有的3根内部纵梁延长,内部通过三层焊接工

艺将底部的支撑横梁支架、外部纵梁焊接在一起,提高

了电池包的整体刚度,并将可能受到的振动冲击力尽

可能传递到电池包的安装固定点上,以减小应力集

-14-

中。在应力集中相对较高的部分改用屈服强度更高的

高强度钢。

接头调整

(a)焊接结构

(b)支架焊接结构

图6电池包外部结构优化设计

图7电池包内部结构优化设计

5.2动力电池包结构优化仿真计算

将优化后数模重新进行有限元建模,施加Z向-6g

垂直冲击工况进行分析

[10-12]

电池包最大变形量减小为4.38mm,电池包模态频

率为26.8Hz,最大应力仿真结果如表3所示。在模态、

最大变形量和最大应力满足设计要求的前提下,电池包

整体抗振动安全性能有了大幅度的提升

[13]

表3动力电池包优化强度仿真计算结果MPa

部位材料屈服强度最大应力仿真结果

前地板侧梁(GC420LA)

423

动力电池包支架(780DP)

534

161

后地板下横梁(GC340LA)

356

462

147

图8所示为优化设计后的电池包Z向振动耐久性

仿真计算结果。由图8可知,除电池包上、下箱体的安

装螺母和安装支架与车身安装孔间的抗振动性寿命较

低外,电池包其他部分的局部应力点均在a/t<1范围,特

别是优化前易失效的位置强度均有明显改善,基本满足

抗振动性寿命要求。

汽车技术

符兴锋,等:动力电池包抗振动安全性设计研究

寿命

1.0×10

/h

1.0

-5

2.1×10

5.616×10

-2

h

1.0×10

1

1.0×10

2

2.0×10

5

最大值:1.0×10

30

2.5×10

8

壳体单元编号:297600

4.646×10

-2

h

3.3×10

12

最小值:1.0×10

-5

5.0×10

18

壳体单元编号:61188

1.0×10

24

30

1.558×10

-4

4.243×10

-2

h

h

Y

Z

X

图8优化后电池包Z向振动耐久性仿真结果

图9所示为与动力电池包安装相关的车身支架焊点

结构优化设计后的仿真分析计算结果,结果表明,优化

后的车身安装支架应力明显降低,焊点位置抗振动性分

析为a/t>1,满足抗振动寿命要求。对于图8中部分螺栓

和螺母位置存在可能不满足抗振动性寿命要求的现象,

综合相关试验和仿真结果可知,螺栓安装位置的应力仿

真计算结果存在一定偏差,在类似电池包的抗振动性试

验中失效位置实际测试的结果均未出现失效情况,因此

可以预估电池包优化后的抗振动性寿命满足设计要求。

压力/MPa

压力

430.1

379.3

/MPa

382.3

337.2

334.5

286.8

295.0

239.0

252.9

191.2

210.7

143.4

168.6

95.6

126.4

47.8

84.3

6.13×10

-13

42.1

7.58×10

-13

最大值:430.1

编号:1150200

最大值:379.3

最小值:6.13×10

-13

编号:1149756

编号:1121795

最小值:7.58×10

-13

编号:1149362

图9优化焊点结构部分仿真结果

6试验

根据试验的要求将电池包模拟整车使用环境,制

作相应的电池包安装夹具将其安装在振动试验台上进

行试验。

图10所示为优化前、后Z向振动试验箱体情况。

优化前,电池包加载约1h即出现开裂,开裂位置与仿

真分析结果类似,侧面说明了仿真分析结果的可靠

性。优化后,电池包外部箱体虽有部分变形,但未发生

破裂、漏液、电池起火和爆炸等现象,静置2h后绝缘检

测的结果正常。

(a)优化前(b)优化后

图10优化设计前、后Z向振动试验箱体

综上所述,优化后的动力电池包抗振动安全性明显

2018年第5期

改善。

7结束语

本文针对某款动力电池包,根据国家标准的要求,

对抗振动安全性进行了研究,建立动力电池包的仿真分

析模型,进行了有限元仿真分析,根据仿真结果开展动

力电池包的优化设计,并进行了试验验证。

试验结果表明,优化后动力电池包具有良好的抗

振动安全性,有限元分析结合试验验证有效提高了分

析效率。

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动力电池系统安全

(责任编辑斛畔)

修改稿收到日期为2017年7月3日。

-15-

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