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动力电池在充放电过程中会产生膨胀。电池单体的膨胀会带动整个电池模组发生形变，影响模组外观，如果膨胀较大，壳体材料无法抵抗膨胀力，甚至可能造成安全问题。

膨胀分析的前期规划是按照模组功能设计要求，布局核心部件的尺寸。如表1所示，通过电性能和模组的空间布局，可以初步确定电芯的基本尺寸。通过化学体系结合之前的开发经验，可以初步确定电池从生命初期(BOL)空电-生命末期(EOL)满电的变形量。通过挤压、冲击、振动等机械性能测试要求，可以初步确定模组的壳体厚度。通过安全防护的功能要求，可以初步确定隔热材料的厚度。

经过初步的规划和布局，可以基本确定模组在宽度方向的主要部件，如图1所示。

通过图1可以看出，模组主要包含电芯、气凝胶、云母、壳体绝缘膜、壳体等部件。剩余间隙主要用来填充缓冲垫，通过压缩缓冲垫来调节电芯入壳时候的预紧力。然而，各个部件都有一定的尺寸公差，考虑尺寸公差的影响，对应求出来的剩余间隙也会有一定的差异。因此需要进行尺寸链分析，确定剩余间隙的范围。如图1所示，将核心部件拆解为不同的尺寸环，导入到 DCC 尺寸链分析软件中进行求解计算。软件自动生成方程组如下：

因为组成环个数大于3，采用概率法进行计算，软件计算出A0，如图2所示。

根据3s分布的准则，A0的尺寸为(7.14±0.54)mm，对应预留给缓冲垫的空间范围为[6.6 7.68]。确定缓冲垫压缩范围后，下一步是选择合适的缓冲垫厚度和缓冲垫类型，以确保缓冲垫吸收装配公差，压缩后反作用力的范围正好能落在电芯最佳循环预紧力的范围之内。另外缓冲垫的类型还需要确保后期电芯膨胀过程中能平稳且最大限度地吸收膨胀。基于此要求，选取了某款聚氨酯泡棉，其在压缩前期可以快速达到电芯预紧力的要求，压缩中期压力也是平缓地提升，压缩后期拐点来得较慢，且80%压缩量下压力未超过400kPa，确保泡棉可以最大限度吸收电芯的膨胀。泡棉曲线如图3所示。

基于前期的布局和规划，采用了CATIA建立了模组的三维模型。其中泡棉按照原始厚度进行建模，电芯的厚度根据泡棉的厚度进行等分调整。确保仿真过程中，电芯膨胀到对应尺寸，泡棉的反馈力符合实际情况。仿真模型如图4所示。

通过图7可以对标出电芯厚度变化和壳体厚度增量的关系，结合不同荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)下的电芯变形可以推断出模组变形，为相似的布局提供参考和借鉴。

为了测试模组的膨胀位移，搭建了综合测试平台。平台主要包含恒温测试箱、充放电测试仪、位移检测工装、实验模组等部件。实验模组选取和仿真分析一致的模组，将模组放置在特制的膨胀位移检测工装之中，模组的定位和系统之中的定位方式一致。

然后把工装放置在恒温测试箱中，设定温度45℃，接通充放电测试仪，采用1C/1C的充放电方式，进行模组加速老化循环测试，记录每100周模组的膨胀量，直至记录到模组循环到800周以后，系统层级认为模组达到了EOL状态。平台的整体布局如图8所示，测试结果如图9所示。