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新能源汽车关键零部件之高压配电盒关键技术安全的解决方案

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导读:随着新能源汽车快速发展的趋势,作为新能源汽车关键零部件高压配电盒(BDU,Battery Disconnect Unite)在其充放电过程中发挥着重要的作用。当一个电子产品处于设计阶段,基于对产品可靠性和性能的考虑,此时更希望获得产品内部温度、速度等信息。同时在电子行业标准IEC61810-7-2006机电基本继电器中,明确有对继电器温升是否超过极限做出要求。但设计阶段没有实际产品可以用于评估,因此前期对BDU充放电温度的研究对安全有着重要的意义。

一、BDU的组成

高压配电盒,主要零件如图1、①为铜排,承担着导电作用,连接着②继电器、③水泥电阻、4分流器。铜排的层次在充放电中接通不同的继电器承担着不同的作用。PDU也是高压配电盒的一种,是电力分配单元,BDU是电力阻断单元。

图1 BDU结构组成

如图2为DCDC与PDU二合一产品,PDU配置灵活,可以根据客户要求进行定制开发,能够满足不同客户不同车型需求,比如三合一,四合一等。

图2 二合一产品

二、CAE技术在研发中的作用

设计阶段,CAE技术承担了承前启后的关键作用,依据前期试验数据可以建立合理的数学模型,进行数值模拟,发现弊端来优化结构,实现仿真驱动设计;仿真数据与试验数据的对标优化了CAE设计中材料的选用、接触的设定、热阻以及各零部件的连接。

(1)机械冲击分析

依据《GBT31467.3-2015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》,明确要求可以承受6ms半正弦50G加速度冲击。

图3、为机械冲击仿真与实际测试对比,通过对比验证了仿真结果,优化了数学模型,为接下来的优化提供了基础。

图3 冲击仿真

(2)随机振动分析

随机振动确定了在不确定振动(路况)下,基于概率的结果响应。图4为随机振动前处理图,通过Hm进行仔细的网格划分,并检查网格质量,网格质量决定着结果的准确性,同时决定着求解效率。

图4 随机振动前处理

(3)流体散热分析

高压配电盒一般采用自然散热,当与DCDC等集成多合一时,采用液冷。依据采集变化的电流进行瞬态散热分析。与实际测试进行对比优化仿真模型,为研发阶段提供较为准确的预判,驱动结构以及散热方式的优化。

图5、为仿真与实际测试对标图,图6为实际测试设备与测点。

图5 流体散热分析

图6 实际热测试设备(左)、实际测点图(右)

(4)疲劳分析

振动疲劳包括随机振动疲劳、定频疲劳、扫频疲劳。

随机振动是一个统计概念,对于一些特殊复杂载荷,它的瞬时大小是未知的,且无规律 可循,但是载荷的大小是在一定范围内的,且可以通过出现的概率值来描述。典型的随机振动载荷有:地震激励、风载/海洋载荷、汽车振动激励、电子设备振动测试等。

随机振动过程有如下限制和假设:随机振动系统只适用于线性系统,随机振动激励被假 设为服从高斯正态分布,因此其输出仍然是服从高斯正态分布。

需要注意的是,随机振动疲劳分析的 FE 结果文件需包含应力频响函数,通常为谐响应分析结果。图7、为随机振动疲劳分析流程图。

图7、随机振动疲劳分析流程图
五、中高压配电盒动力学分析7讲
随着整车开发周期的不断减小,对产品的开发质量却没有降低,在这种情况下,仿真就成了必不可少的技术手段。对于PDU和BDU企业来说,仿真分析尤为重要,企业需要及时提供相应的仿真分析给到整车或电池系统企业,以便能进行整体的仿真,而不是孤立地进行PDU/BDU开发。
全面的仿真能力和系统测试设施,为企业的PDU/BDU提供全面的先行保障,为国内主流的新能源乘用车企业、新能源物流车企业和电动大巴企业进行配套服务,为车辆的高压配电提供更安全的解决方案。
新能源技术变革,全球新能源汽车产业剧增,BDU(Battery Dissconnect Unite)电池断路单元以及DCDC电压转换单元均是是新能源汽车的核心零部件,为了加速产品迭代以及升级改造,需要借助仿真手段依据国标要求进行相关模拟,传统测试方法时间周期长,花费昂贵,CAE技术成为了不二的选择!
为此,笔者近日在仿真秀原创发布了视频课程新能源行业中高压配电盒动力学分析7讲让学习者获得Abaqus振动、冲击和疲劳分析能力,并且开通了订阅用户交流群和知识圈服务。
以下是我的课程安排:

1、您将学到

(1)了解新能源行业中高压配电盒动力学分析

(2)掌握Abaqus振动分析理论

(3)掌握Abaqus振动分析设置

(4)学习Ansys多轴机械冲击与Abaqus中的对比

(5)赠送课程相关模型及资料,另外赠送答疑专栏服务和订阅用户群 交流,后续可围绕用户问题组织不定期的加餐直播。

 2、本课适合哪些人学习

(1)学习型仿真工程师
(2源行业高压配电盒振动感兴趣的在校学生和教师
(3)今后有志于进入新能源行业CAE结构分析的工程师
(4)刚进入新能源行业高压配电盒方向的设计工程师
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3月25日19时30分,笔者将基于新能源行业中高压配电盒动力学分析7讲进行首次加餐直播,欢迎免费报名观看。以下是直播安排

课程加餐直播:新能源汽车中高压配电盒振动疲劳仿真-仿真秀直播

(完)
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来源:仿真秀App
Abaqus振动疲劳汽车电力电子新能源海洋理论材料物流试验ANSYS
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首次发布时间:2023-03-24
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