如何用ABAQUS对新能源汽车动力电池进行Pack分析？

电池Pack的仿真，按照系统层次，可从电芯、模组、Pack和整车逐级分析。电芯主要集中于机械性能的材料拟合、激光焊接以及电-化学-热-机耦合建模，模组主要集中于跌落、振动以及模组冷却，Pack主要集中于冲击和振动以及Pack热管理，整车系统则侧重于加固梁的集成设计。

一、电芯强度分析

参照文献“Gernot Trattnig,Werner Leitgeb,“Chapter 2 Battery Modelling for Crash Safety Simulation,”  in Automotive Battery Technology, 2014”中的电芯模型。

采用文献“Yong Xia, Tomasz Wierbicki, ElhamSahraei, XiaoweiZhang, “Damage of cells and battery packs due to ground impact,” Journal ofPower Sources 267, pp 78-97, 2014”的材料参数。Shell Casing: AL alloy：A= 570 MPa，n= 0.11；Jelly roll: Crushable Foam：kc= 1.1，kt= 0.1，σc= 8 MPa；Internal Pressure：0.6MPa (low), 4 MPa (high)

参考文献“ElhamSahraei,John Campbell, Tomasz Wierzbicki,“Modeling and short circuit detection of 18650 Li-ion cells under mechanicalabuse Conditions,” Journal of Power Sources 220, pp360-372, 2012”试验条件，建立电芯FEM模型。

其中，轴压分析是采用子结构，并通过Connector单元对卷芯建模。

二、模组分析

参照上文：电芯强度分析中有关电芯的材料参数，同时定义模组铝合金外壳材料2024-T351：A=570MPa,N=0.11,Yield=350MPa,模组建模如下。

分析类型主要有：随机振动、冲击刺破、跌落等。

① 随机振动

随机振动通常要用概率论的方法描述，概率反映随机事件出现可能性的大小。主要获取分析结果的应力分布，从而更近一步预测疲劳寿命。

当然在此之前，需进行模态分析，获取固有频率和振型。

② 冲击穿刺

模组底部冲击为常见分析工况。

③ 跌落分析

从指定高度，模组自由落体。

三、PACK分析

学习了电芯强度分析和模组分析建模后，Abaqus对电池PACK进一步分析，分析类型有有：随机振动、冲击刺破、碰撞等。

① 随机振动

随机振动通常要用概率论的方法描述，概率反映随机事件出现可能性的大小。主要获取分析结果的应力分布，以近一步预测疲劳寿命。

当然在随机振动分析之前，需进行模态分析，以获取固有频率和振型。

② 冲击侵彻

PACK底部冲击为常见分析工况。

③ 碰撞分析

模组正碰刚性墙面。

作 者：江老师，仿真秀科普作者。

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