电动车动力电池安全性测试与仿真VIP免费

电动车动力电池安全性测试与仿真来源：仪商网原载：汽车测试网关于电动车动力电池安全性测试，目前国内大部分企业已依据《电动汽车用动力蓄电池安全要求》报批稿（以下简称报批稿）开展。该报批稿预计在2019年上半年作为强制性国家标准发布，以代替GB/T31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分:安全性要求与测试方法》。与GB/T31467.3相比，报批稿在试验项目和试验环境条件方面都有多项更新，涵盖了电池单体和电池包。其中与电池包结构相关的测试项目变化主要如下：1.振动疲劳。随机振动的RMS水平有明显降低，例如Z轴加速度RMS由1.44G降为0.64G；每个方向的振动持续时间也从21小时缩短到12小时；增加了24Hz定频振动（中间有过一个版本还增加了扫频振动，后来取消）；取消了加载次序必须按Z-Y-X的规定，检测机构可自行选择加载次序，以节省转换时间。2•机械冲击。由Z向3次25g半正弦波冲击改为正负Z向各6次7g半正弦冲击，并规定了半正弦波形的容差范围。3•模拟碰撞。报批稿的测试要求与GB/T31467.3基本相同，测试对象水平安装在带有支架的台车上，根据测试对象的使用环境给台车施加规定的脉冲，脉冲分为X向和Y向施加。报批稿还规定，试验对象存在多个安装方向（X/Y/Z）时，按照加速度大的安装方向进行试验。4•挤压。挤压截止力由200kN降为100kN；增加了三拱形挤压头作为可选项，试验时可选择单拱形压头，也可选择三拱形压头；明确了X向和Y向的挤压测试可分开在两个试验对象上执行。从以上几点变化可以看出，报批稿对电池包结构强度要求至少降低了一半。只要电池包结构的设计不是特别单薄，通过报批稿规定的测试项目难度并不大。但报批稿只考虑了最基本的安全要求，企业进行测试和仿真分析时应该采用更加严苛的标准。振动疲劳仿真电池包振动测试是模拟试验场强化道路激励，考察电池包的结构耐久性能，试验装置如图1所示。O.OO频率(Hz)图1电池包振动测试设备振动测试包含三个方向的随机振动测试和和三个方向的24HZ定频测试，必须在同一个试验对象上实施。报批稿要求电池在振动试验后无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象，但疲劳仿真分析无法对起火和爆炸做出判断，只能判断电池包结构是否发生开裂。建议将仿真分析目标值设定为电池包结构的损伤值〈0.2，留出一定安全裕度。电池包随机振动测试是施加单通道加速度激励，随机载荷用如图2所示的PSD曲线描述,大多数疲劳软件都能模拟这种工况。推荐采用频域疲劳分析软件CAEFatigue,也可采用更常见的Femfat和nCode软件。图2报批稿规定的随机载荷PSD曲线虽然报批稿中的载荷PSD曲线是来源于多个车型在通州试验场的路试，但根据本人做的一点研究，对于国内大部分整车企业的整车耐久路试规范，报批稿所规定的随机振动载荷强度是略低于试验场强化路工况的。也就是说，即使电池包通过了报批稿规定的随机振动测试,在试验场强化路进行整车耐久试验时，仍有可能出现疲劳破坏。所以建议进行随机振动疲劳测试和仿真时，将图2的PSD曲线提升20%。根据本人经0.1ZJl0.001OJW10验,PSD曲线提升20%后，三个方向各持续激励12小时后所造成的电池包总的结构损伤大致相当于整车在盐城、襄樊或垫江试验场的综合坏路上行驶2000-3000公里（不含连接路面）。报批稿中的24Hz定频试验，对应实际场景是车辆匀速通过通州试验场的搓板路。实际上，搓板路工况虽然对悬架和悬置系统是比较严苛的考验，但对电池包结构的伤害并不大。对于定频振动疲劳分析，采用疲劳软件中最基本的等幅载荷分析功能即可，例如Femfat的Basic模块。我们一般要求电池包一阶固有频率大于30Hz，只要满足这个要求，24Hz定频激励下电池包结构各点的应力响应基本都能控制在疲劳极限之下，计算出的损伤值非常接近0。机械冲击仿真机械冲击测试模拟车辆以较高速度通过障碍物或坑洼时电池包受到的冲击，试验装置如图3所示。图3机械冲击测试装置机械冲击测试只考虑Z向载荷，正负Z向各进行6次持续时间为6ms的半正弦冲击，规定冲击加速度峰值为7g，容差上限为&05g，下限为5.95g。按报批稿规定，电池包在冲击试验后不发生泄漏、外壳破裂、起火或爆炸即算合格。实际上这种冲击工况发生后，用户有...