新能源动力电池 | 结构分析完整解决方案

工信部日前公布的数据显示，2022年我国锂电年总产值首次突破万亿元，超过1.2万亿元。重点在消费、动力和储能三大应用领域，其中动力电池的占比超过了70%。工信部相关负责人表示：下一步，我国将从多方面推进新型电池产业高质量发展。

锂电在绿色化转型过程中将起到关键性节点支撑作用，随着我国碳达峰、碳中和目标的实现，锂电产业将迎来快速增长期。最新数据显示，1-2月，我国动力电池累计产量69.6吉瓦时，累计同比增长13.3%。其中2月份，新能源汽车动力电池装车量21.9吉瓦时，同比增长60.4%。

中国的锂电产业不仅迎来快速增长期，同样也领跑全球市场。宁德时代是全球最大的锂电生产企业，日前公布的信息显示，2022年宁德时代全球动力电池使用量市场占有率为37.0%，较上年同期提升4个百分点，连续六年排名全球第一。

动力电池的基本结构

新能源动力电池包主要由下框体、上框体、模组、电芯、高压连接组件（如高压接插件）、低压连接组件（如低压接插件）等组成，如下图所示。下框体主要承担电池系统的重量；上框体主要起防护作用，承重要求较小。

下框体作为电池系统主要承载部件，结构相对更为复杂。当前，电池系统所使用的下框体工艺主要包括钣金工艺、冷冲压工艺、挤出成型、压铸等。

钣金拼焊下框体结构如下图所示。

钣金冲压下框体结构如下图所示。

铝挤出成型下框体结构如下图所示。

压铸下框体结构如下图所示。

上框体主要与下框体配合，形成密闭的空间，实现对框体内部零部件的保护。目前主要采用钣金材料和复合材料。钣金材料上框体一般采用冲压工艺，复合材料上框体主要采用模压工艺和注塑工艺成型。

动力电池的结构分析解决方案

新能源动力电池包结构仿真分析的完整解决方案，能够帮助客户全面的预测和验证动力电池包结构的静力性能、抗振性能、抗冲击性能以及抗挤压性能等。主要使用软件工具为ANSYS Mechanica和ANSYS Dyna，涉及的仿真类型主要包括：强度分析、刚度分析、模态分析、随机振动分析、定频振动分析、疲劳分析、机械冲击分析、跌落分析、挤压分析、球击分析等。

1、 动力电池的强度分析

2、

电池包在各种加速度惯性载荷下的强度分析，查看应力结果。

2、动力电池的刚度分析

电池包在各种加速度惯性载荷下的刚度分析，查看位移结果。

3、动力电池的模态分析

电池包的约束模态分析，查看模态频率和模态振型。

4、动力电池的随机振动分析

电池包在PSD谱下的随机振动分析，查看位移和应力结果。

5、动力电池的定频振动分析

电池包在固定频率下的定频振动分析，查看位移和应力结果。

6、动力电池的疲劳分析

电池包在确定振动条件和时长下的疲劳分析，查看损伤和寿命结果。

7、动力电池的机械冲击分析

电池包在半正弦加速度惯性载荷下的机械冲击分析，查看位移、应力以及塑性应变结果。

8、动力电池的跌落分析

电池包在指定高度下落的跌落分析，查看位移、应力以及塑性应变结果。

9、动力电池的挤压分析

电池包在指定反力或变形下的挤压分析，查看位移、应力以及塑性应变结果。

10、动力电池的球击分析

电池包在指定球速下的球击分析，查看位移、应力以及塑性应变结果。

作者：王建 安世亚太