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バッテリパックの疲労設計

バッテリパックには、機械、電気、電気化学コンポーネントシステムが多数組み込まれています。これらは、必要なエネルギー容量を供給するために電気的バスバーに直列および並列に接続されている何千もの離散セルで構成されています。セルは多くの場合、電気経路を完成させるために溶接されます。振動の影響を受けやすく、振動疲労損傷に悩まされる溶接です。さらに、軽量支持構造と比較的重い電気化学部品の組み合わせにより、疲労亀裂リスクの高い電池構造に機械共振が発生する可能性があります。
振動疲労分析により、エンジニアはあらゆる種類のバッテリ構造、材料、溶接、接合技術上の重要な疲労故障ポイントを特定できます。FEA応力分析結果と測定または計算された振動負荷スペクトルを使用して、nCode DesignLifeを使用して、この周波数ベース疲労分析を実行し、故障までの寿命を予測できます。したがって、バッテリパックの構造と実装は、コンポーネントの設計中およびプロトタイプが製造される前に、寿命、重量、コスト、信頼性のために同時に最適化される可能性があります。

バッテリパックの加速振動試験

電池パックの内部構造が複雑なため、長寿命で振動による故障の影響を大きく受けやすいです。 バッテリパックの振動暴露は、大きな周波数範囲をカバーし、バッテリパックの壊滅的な故障、さらに一般的には、車両の振動暴露に関してバッテリ性能の徐々に低下をもたらす可能性があります。 どちらの故障モードも、バッテリパックの耐久性、信頼性、保証暴露に大きな影響を与えます。 
エンジニアの課題は、バッテリ設計と検証試験の両方で使用できる 適切な負荷スペクトルを作成することです。nCode GlyphWorksを使用して、疲労損傷を表すPSD負荷スペクトルを加速された時間枠で生成できます。この解析は、測定された試験場振動データと、設計寿命を通じて車両がどのように使用されるかを示す車両使用プロファイルとともに行われます。暗黙のチェックにより、加速試験が過度に加速されないように保証され、したがって典型的でない故障モードを防止します。 

GlyphWorksから得られたPSDスペクトルは 高性能加振機テーブルと振動試験用制御システムの駆動にも使用できます。 このGlyphWorks で得られた PSDスペクトルは nCode DesignLife労 での振動疲を理解するために仮想加振機テーブル分析を行うために使用できます。これにより、バッテリは必要な振動耐久性を実現すると同時に、重量、コスト、信頼性を考慮して設計を最適化します。

車両構造の疲労分析

電気自動車両では、ドライブトレインは既存のプラットフォームを利用するか、まったく新しいアーキテクチャ内で設計される可能性があります。どちらのシナリオも構造エンジニアに課題をもたらします。既存車プラットフォームの場合、バッテリパックによる重量配分などの変更は、構造の耐久性と同様に動的応答に影響します。

新しいアーキテクチャは機会を提供しますが、根本的な変更はリスクを伴い、これらのリスクは詳細な事前シミュレーションを用いて軽減する必要があります。分析を使用したCAEベースの分析により、車構造の迅速な評価のためにこの不可欠な疲労分析を実行できます。

 電気システムの構造的な故障は、多くの場合、実装や接続に関連しており、バッテリ、インバータ、電気モータの実装ポイント間の極端な移動が原因である可能性があります。nCodeは、負荷データの高度なな処理と疲労分析への入力の準備を可能にします。ギアシステムは、回転 Code VibeSysを使用して、異なる周波数の発生源に関する洞察を与えるために回転機械解析を必要とする高周波数の故障モードを提示する場合があります。