PHEV动力汽车电池包振动性能结构的分析与优化_天天热消息

电池包的抗振动性能对电池的基本电性能、安全性、可靠性和耐久性具有重要影响。本课题基于某PHEV车型 电池包的开发过程中，采用了仿真分析的研究方法，对电池包的抗振动性能进行了分析和优化，提高了电池包 的振动安全性能。

PHEV(插电式混合动力汽车)是近几年在传统汽车的基础上 发展起来的一种汽车，由于其突出的燃油经济性和优良的排放性 能受到全世界的广泛关注。其电池包的抗振动性能直接决定了整 车的安全性和使用寿命。电动汽车在实际行驶过程中路况比较复 杂，因此电池包受到的振动情况是随机的。笔者以某款PHEV动力 汽车用电池包为研究对象，建立其三维有限元模型，通过Abaqus 软件对电池包的随机振动性能进行分析和结构优化。仿真结果表 明，优化后的电池包随机振动性能满足国家标准对电池包的随机 振动性能要求，为电池包产品结构设计提供理论依据。

(资料图片)

PHEV电池包的组成

本文研究的某款PHEV电池包的组成主要包括上盖总成、 托盘总成、电芯、模组压板、液冷板、下底板总成、电池包 配电单元(Battery Distribution Unit，BDU)总成、主控模块 (Concrete Modular Unit，CMU)、保温棉、防爆阀、进出水 管、接插件、紧固件等零部件。上盖、托盘、下底板总成为整 个电池系统的承重件。模组压板用于保证电芯与液冷板的接触 压力，使其符合设计要求。系统通过进出水管通过液冷进行强 制散热。

PHEV电池包的布置位置

本文研究的PHEV电池包布置在混动汽车乘员舱地板下方，由 9个安装点固定在车身两侧的纵梁和地板下方的横梁上(图1)。因此，电池包还需要满足混动汽车使用的强度和刚度设计要求。

PHEV电池包抗振动安全性要求

PHEV电池包是混动汽车比较重要的零部件之一，其安全性直 接影响到混动汽车的使用性能。GB/T 31467.3-2015把电池包的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 比较重要的内容，也是电池包安全性要求中最难通过的几项测试 之一。

我们将在Hypermesh中建立该电池包有限元分析模型，导入 Abaqus分析软件，对其在给定频谱工况下的随机振动情况进行模 拟分析，以确保电池包的固有频率及结构极限强度满足国标和设 计要求。

首先利用Hypermesh软件对电池包模型进行网格划分， 网格的基本尺寸为5 mm，模型包含491942个单元数，单元类型为六面体&四边形&三角形，连接关系为焊接、粘胶、螺栓连接。模型中上盖总成、托盘总成、模组压板、塑料件和电芯均采用壳 单元网格进行建模。BDU总成采用质量点代替，赋予的质量分别 为5 kg。

随机振动仿真分析结果

在随机振动分析中，根据GB/T 2423.43的规定，假设电池包 被固定在振动台架上，施加载荷约束后，可按照X轴、Y轴、Z轴 的方向依次进行振动分析。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±3 g，垂直加速度为±6 g的复 合载荷工况。

我们首先在电芯之间增加回字形结构胶，同时在电芯头部塑 胶件的顶部和底部也增加结构胶， 以提高系统固有频率。

其次对仿真分析中应力较为集中的零件进行优化设计，在梁的中间开口，以释放其应力，公众号动力电池BMS,降低应力集中；流道板下移动0.2 mm，均温板下移0.1 mm，同时 均温板增厚0.2 mm，加强梁底部对应区域向下增厚0.2 mm，以提 高抗振动耐久性的要求。

将优化后的数模重新进行仿真分析，分析结果显 示：整体满足要求。需要注意的是，液冷板应力水平较高，但满 足要求，后续可以在实际台架试验中跟踪。

由此，我们可以预估电池包优化后的抗振动性能满足设计。

结语

本文针对某款PHEV电池包，根据国家标准的要求，对抗振动振动性能直接决定了整车的安全性和使 安全性进行了研究，建立PHEV电池包的仿真分析模型，进行了有用寿命。 限元仿真分析，根据仿真结果开展电池包的优化设计。仿真分析结果显示，优化后PHEV电池包具有良好的抗振动安全性，满足设 计要求，为电池包产品结构设计提供理论依据。

关注索比储能官方微信，第一时间获取行业资讯！