有限元分析在新能源电池的应用 富士康250亿项目来了

 根据协议部署，富士康拟在昆山投资250亿加码向智能制造、人工智慧、新能源、智慧物联网等新兴领域进军，在新能源电池项目上，通过整合两岸电池研发资源，设立新能源汽车研发中心，重点突破新能源汽车动力电池的核心技术，并着手推进充电桩系统建设，为未来建设新能源整车研发制造基地奠定基础。在解决动力电池包散热问题、电池箱结构问题等方面，各大动力电池生产企业都在竭力寻找解决捷径，有限元仿真技术便是捷径之一。

图1富士康与昆山市政府签订战略协议

 当下，新能源汽车产业已进入加速模式。从上汽集团与宁德时代强强联手成立动力电池公司；比亚迪在青海布局动力电池原材料领域，加大动力电池技术研发和投资等行业巨头动作来看，动力电池技术的突破将会是新能源汽车行业竞争力提升的关键。

图2动力电池性能决定因素

 目前新能源动力电池各项技术的发展现状是：锂离子电池仍是主力，锰酸锂正极材料、三元体系正极材料、磷酸铁锂正极材料、复合碳负极材料、陶瓷涂层隔膜、电解质盐及功能电解液技术的发展支撑了电池技术的进步和产业发展。电池系统技术包括电池成组技术（集成电池配组、热管理、碰撞安全、电安全等）、电池管理系统（BMS）、电磁兼容技术、信号的精确测量（如单体电压、电流等）技术、电池状态精确估计、电池均衡控制技术等，仍在实际应用中进步，安全性和可靠性仍需提升。

 正如上面所述，在解决动力电池包散热问题、电池箱结构问题等方面，各大动力电池生产企业都在竭力寻找解决捷径，有限元仿真技术便是捷径之一，其基本分析流程如图3所示，它在研究新能源动力电池热分析、模态分析、动态分析、疲劳分析、跌落分析和轻量化设计等方面有着独有的优势。

图3动力电池包的CAE分析流程

 在热分析方面，通过建立虚拟的电池组和散热通道的三维模型，在此基础上分析散热效果并对不同方案进行对比和优化，并以此来获得最佳的散热结构；另外，物理测试方法无法测量电池内部电芯位置的温度，但仿真是基于三维实物的真实物理系统的还原仿真，因此能够获得电池任何位置的温度，这比传统的物理测量要有很大优势。

 在跌落、碰撞、冲击等机械运动分析方面，通过对电池箱体建立有限元模型，设置材料的参数，仿真各类工况下电池箱体的结构变化，经过反复的结构修改、仿真分析、结果评价，使改进后的电池箱在振动试验中不出现断裂、变形较大等结构破坏现象。

 在轻量化设计方面，通过有限元分析得出电池箱体结构主要的承载部位，充分利用材料强度和结构刚度，对结构材料进行合理分布；另外，在保证电池箱强度和刚度等各方面性能的基础上，对新材料在电池箱结构中的应用进行探索，达到减轻箱体重量目的。

 在疲劳分析方面，通过电池箱结构在真实约束条件下受正弦交变载荷作用，分析电池箱的疲劳寿命。由于做实际的疲劳分析工作量大，耗费的时间和人力成本高，而通过有限元分析，只需要获取材料准确的强度、频率等参数，建立合理的模型就可对相关的结构进行优化设计。

 简而言之，通过计算机辅助工程分析系统，对电池系统进行有限元仿真应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显着的作用，可以帮助企业满足动力电池苛刻的标准要求，为动力电池的智能研发提供一条捷径。

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