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2015产品创新数字化征文:基于CAE电池管理模块失效分析及改进

2015/11/10    来源:e-works    作者:谢德东      
关键字:CAE  电池管理  失效分析  
本文在研发一款电池管理模块时,通过CAE仿真分析模拟高低温试验过程,找到了该电池管理模块的失效原因,并对该模块初始设计进行了改进,确定了最终的量产产品设计方案。

    该电池管理模块中各零件涉及到多种材料模型,各个器件的材料名称如下表所示。

    灌封胶Bectron PU 4526是一种水性双组份聚氨酯类灌封胶,工作温度可达130℃。其硬度为Shore D 50~60,玻璃转化温度Tg为7℃左右。灌封胶Bectron PU 4526的泊松比为0.47,其弹性模量和热膨胀系数随温度变化的规律如下图所示。在高低温试验温度范围-40~105℃中,该灌封胶将呈现明显非线性材料特性。

图3 Bectron PU 4526材料特性

图3 Bectron PU 4526材料特性

表1 电池模块中各器件材料属性表

表1 电池模块中各器件材料属性表

    仿真模型中,电路板PCB材料模型采用各向异性模型,灌封胶Bectron PU 4526材料模型采用随温度变化的非线性材料模型。其他材料采用线弹性模型。

1.3电池管理模块高低温试验仿真分析

    电池管理模块的高低温试验过程如下所述:试验所处的环境温度为25℃。低温试验时,将该模块放置于试验箱内,然后将试验箱中空气温度以规定的速率降低到规定的低温-40℃。在箱内温度达到稳定后,该模块应该在低温条件下暴露规定的时间。然后将试验箱中空气温度以规定的速率升高到规定的高温105℃。在箱内温度达到稳定后,该模块应该在高温条件下暴露规定的时间。最后将试验箱中空气温度以规定的速率降低到环境温度。

    试验时温度以规定的速率缓慢下降,可以处理为静态过程。在仿真分析时,主要分析25~-40ºC降温过程和25~105℃升温过程。

1.3.1工况25~-40ºC分析结果

    该电池管理模块原始设计25~-40ºC降温过程的部分关键部件的仿真分析结果如下图所示。

图4 降温25~-40ºC的总变形云图

图4 降温25~-40ºC的总变形云图

责任编辑:吴星星
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