CTP电池包的振动测试:确保安全性的关键新方法探索
在全球能源危机加剧与环保意识不断提升的背景下,新能源汽车产业正经历着一个前所未有的发展高潮。随着双碳政策的推动,电动汽车作为这一革命性产业的重要组成部分,市场份额稳步上升。然而,这一趋势不仅仅让车主欢欣鼓舞,更为电动汽车的安全性提出了更高的挑战。面对高续航需求的严峻任务,无模组(CTP)电池包已然成为行业中的新宠。
CTP电池包的设计理念在于将电芯(尤其是方形电芯)直接组装到电池包壳体中,这一过程省去了传统电池中复杂的模组组件,使得电池重量显著减轻,为电动汽车的轻量化与续航提升贡献了力量。然而,这种新结构也不可避免地带来了新的挑战——电芯与壳体之间的固定。传统的机械连接方式在这个新设计中显得不再适用,取而代之的是大量使用胶黏剂,以确保电芯稳定。
CTP电池包的结构中,电芯通过导热结构胶与液冷板连接,从而实现电池包的封装,但这一设计也带来了诸多问题,例如上盖与电芯之间需要留下的安装间隙导致内部空间浪费,以及液冷板的平面度难以保持等。这就要求我们在生产CTP电池包时,对结构胶的性能评估特别重视。
为了确保CTP电池包的安全性,我们开展了系统性的仿真评估与振动测试。仿真过程采用国标安全测试的振动功率谱对电池组施加随机载荷,并对结构胶的应力情况进行分析。通过施加X、Y、Z三个方向的振动载荷,得出导热结构胶的法向应力,从而统计出超出评估标准的脱胶区域,这里所涉及的脱胶面积占比,是评估电池包安全性的重要指标。
验证仿真结果至关重要,而振动试验是《电动汽车用动力蓄电池安全要求》国标中的主要安全性检验标准。在实验中,我们利用红墨水示踪法对脱胶缝隙进行观察,墨水干燥后拆解模组,以直观展示脱胶区域来与仿真结果进行比对。
经过综合评估,我们得出了令人鼓舞的结果:模态分析与扫频测试结果的一致率超过90%,仿真评估与观察到的脱胶面积之间的一致率同样达到90%以上,这表明了模型构建及系统材料参数设置的合理性。实验结果显示,当脱胶面积在3%以内时,无振动失效风险;而当脱胶面积在3%至5%之间时,潜在失效风险开始显现;一旦脱胶面积超过5%,风险则显著增加。
针对原始设计中刚度不足、脱胶面积较大的问题,我们对电池包进行了强化设计,并进行了一系列模态与振动台架试验。结果令人振奋,改进后的电池包在振动测试中表现优异,未出现掉频现象,且模组底部几乎无脱胶迹象,证明了设计方案的有效性。
CTP电池包在新能源汽车的安全调研中扮演着至关重要的角色。通过结合仿真评估与振动测试,我们不仅能够有效提升CTP电池包的安全性,更为电动汽车的推广与发展奠定了坚实基础。
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