目前新能源汽车产业发展主要集中在混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车上。作为电动汽车的“心脏”,动力电池一直是新能源汽车产业发展的关键。就像内燃机车对发动机有各种要求,新能源汽车对电池组也有着苛刻的性能要求,包括安全性、稳定性、成本、充放电效率、比功率、比能量等,这些直接关系到新能源车在电动驱动上的表现。
为了能在最短周期内研制出高质量、可靠稳定的新能源汽车,工程师在研发环节引入先进的CAE仿真技术,来替代传统的反复使用物理样机验证方法。CAE技术可以在车用电池包设计过程中对电池包的结构和性能做出预估,从而大大降低电动汽车电池包开发风险,降低开发费用,从而提高电池包的设计质量和效率。目前国内外相关厂商机构,如比亚迪等都在积极地进行新能源汽车及其零部件的研发,因此,积极探索CAE技术在新能源汽车电池包设计、研发、制造中的应用是十分有意义的。
利用CAE技术对动力电池组进行仿真分析主要包括以下几个方面:
(1)电池组热管理,可以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,取代了试验方法,大大提高了设计效率;
(2)电池的机械性能分析,仿真模拟碰撞,碾压,针刺对电池的影响;
(3)电池的电性能分析,可研究过充/过放,大电流,充/放,外部短路对电池的影响;
(4)电池的结构力学分析,可研究电池组的振动、耐久性和疲劳寿命。