導讀：隨著新能源汽車快速發展的趨勢，作為新能源汽車關鍵零部件高壓配電盒（BDU，Battery Disconnect Unite）在其充放電過程中發揮著重要的作用。當一個電子產品處于設計階段，基于對產品可靠性和性能的考慮，此時更希望獲得產品內部溫度、速度等信息。同時在電子行業標準IEC61810-7-2006機電基本繼電器中，明確有對繼電器溫升是否超過極限做出要求。但設計階段沒有實際產品可以用于評估，因此前期對BDU充放電溫度的研究對安全有著重要的意義。

一、BDU的組成

高壓配電盒，主要零件如圖1、①為銅排，承擔著導電作用，連接著②繼電器、③水泥電阻、4分流器。銅排的層次在充放電中接通不同的繼電器承擔著不同的作用。PDU也是高壓配電盒的一種，是電力分配單元，BDU是電力阻斷單元。

圖1 BDU結構組成

DCDC與PDU二合一產品，PDU配置靈活，可以根據客戶要求進行定制開發，能夠滿足不同客戶不同車型需求，比如三合一，四合一等。

二、CAE技術在研發中的作用

設計階段，CAE技術承擔了承前啟后的關鍵作用，依據前期試驗數據可以建立合理的數學模型，進行數值模擬，發現弊端來優化結構，實現仿真驅動設計；仿真數據與試驗數據的對標優化了CAE設計中材料的選用、接觸的設定、熱阻以及各零部件的連接。

(1)機械沖擊分析

依據《GBT31467.3-2015電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第3部分安全性要求與測試方法》，明確要求可以承受6ms半正弦50G加速度沖擊。

圖3、為機械沖擊仿真與實際測試對比，通過對比驗證了仿真結果，優化了數學模型，為接下來的優化提供了基礎。

圖3 沖擊仿真

(2)隨機振動分析

隨機振動確定了在不確定振動（路況）下，基于概率的結果響應。圖4為隨機振動前處理圖，通過Hm進行仔細的網格劃分，并檢查網格質量，網格質量決定著結果的準確性，同時決定著求解效率。

圖4 隨機振動前處理

(3)流體散熱分析

高壓配電盒一般采用自然散熱，當與DCDC等集成多合一時，采用液冷。依據采集變化的電流進行瞬態散熱分析。與實際測試進行對比優化仿真模型，為研發階段提供較為準確的預判，驅動結構以及散熱方式的優化。

圖5、為仿真與實際測試對標圖，圖6為實際測試設備與測點。

圖5 流體散熱分析

(4)疲勞分析

振動疲勞包括隨機振動疲勞、定頻疲勞、掃頻疲勞。

隨機振動是一個統計概念，對于一些特殊復雜載荷，它的瞬時大小是未知的，且無規律 可循，但是載荷的大小是在一定范圍內的，且可以通過出現的概率值來描述。典型的隨機振動載荷有：地震激勵、風載/海洋載荷、汽車振動激勵、電子設備振動測試等。

隨機振動過程有如下限制和假設：隨機振動系統只適用于線性系統，隨機振動激勵被假 設為服從高斯正態分布，因此其輸出仍然是服從高斯正態分布。

需要注意的是，隨機振動疲勞分析的 FE 結果文件需包含應力頻響函數，通常為諧響應分析結果。圖7、為隨機振動疲勞分析流程圖。

圖7、隨機振動疲勞分析流程圖


五、中高壓配電盒動力學分析7講

隨著整車開發周期的不斷減小，對產品的開發質量卻沒有降低，在這種情況下，仿真就成了必不可少的技術手段。對于PDU和BDU企業來說，仿真分析尤為重要，企業需要及時提供相應的仿真分析給到整車或電池系統企業，以便能進行整體的仿真，而不是孤立地進行PDU/BDU開發。 全面的仿真能力和系統測試設施，為企業的PDU/BDU提供全面的先行保障，為國內主流的新能源乘用車企業、新能源物流車企業和電動大巴企業進行配套服務，為車輛的高壓配電提供更安全的解決方案。

審核編輯：劉清