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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。

    电池管理模块新设计在25~-40℃降温过程的部分关键部件仿真分析结果如下图所示。

    电池模块原始设计25~-40ºC降温过程的总变形云图表明:电路板的变形减小并且变形趋于一致。

    在电池管理模块新设计中,在降温过程仿真中微控制器管脚的应力达到了257.1MPa,比原始设计大大减小。焊锡的最大应力为59.7MPa,没有超过焊锡的强度极限。密封胶的最大应力为1.6MPa,比原始设计大大减小。

图16 降温25~-40ºC过程的总变形云图

图16 降温25~-40ºC过程的总变形云图

图17 微控制器管脚应力(MPa)

图17 微控制器管脚应力(MPa)

图18 焊锡应力(MPa)

图18 焊锡应力(MPa)

图19 连接pin针应力(MPa)

图19 连接pin针应力(MPa)

图20 灌封胶应力(MPa)

图20 灌封胶应力(MPa)

3 结论

    在研发电池管理模块产品时,该模块要通过严格高低温试验以验证其是否能经受住环境温度的变化。由于电池管理模块包含的电子器件多,因此在高低温试验时结构的变形规律复杂。另外电子管理模块的电子器件需要灌封胶密封,但是精密电子器件灌封常用的聚氨酯类灌封胶材料一般是具有玻璃转化温度的高聚物,其材料特性随温度具有很强的非线性。因此研发可靠耐用的电池管理模块产品具有很大的挑战性。

    本文在研发一款电池管理模块时,通过CAE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,确定了最终量产产品设计方案。如果在电池管理模块的设计阶段就引入仿真分析,可以极大的减少常规研发中的巨大风险,并显著缩短开发时间。

责任编辑:吴星星
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