2 电池包振动疲劳分析
2.1 输入参数
某电动汽车设计开发过程中,动力电池无法借用现有成熟资源,其振动疲劳性能需重新 分析验证,如不满足要求需进行优化分析。本电池箱体采用钣金件设计,电芯采用18650 电池并设计为标准模块。经网格处理,赋予材料及厚度等属性后,计算电池总重360.1kg, 与原电池估算重量(360kg)相比误差仅0.1kg。
图3 动力电池建模处理
2.2 模态与频响
约束动力电池与车身连接位置自由度,计算200Hz以下约束模态。电池包200Hz以上 共有68阶模态,其中前8阶皆为上盖模态(表1),电池上盖刚度差,模态频率低,是振 动疲劳风险区域,需在后续分析中关注。根据模态分析结果对电池进行频响分析,由上盖中 心点频响结果,Z向响应远大于X向/Y向响应,动力电池振动疲劳风险为Z向振动时上盖 位置。
表1 动力电池模态分析
图4 电池上盖中心点频响
2.3 振动疲劳分析
根据动力电池模态、频响分解结果以及标准振动载荷,使用频域法振动疲劳计算,X向 振动分析在截止寿命(1e 30)之外,无振动疲劳风险;Y向振动分析最小寿命2.157e 13,无振动疲劳风险;Z向振动分析最小寿命2.748e 4,有一定风险,风险位置为电池上盖。 针对电池上盖的振动疲劳风险,需进行优化将CAE计算振动疲劳寿命提高到2e 5以上。
图5 动力电池振动疲劳
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