动力电池包冲击累积损伤研究

电动汽车动力电池PACK组件结构以及市场情况分析

电动汽车动力电池PACK组件结构以及市场情况分析 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 自1990年问世以来，锂电池因其能量密度高、电压高、环保、寿命长以及可快速充电等优点，深受3C数码、动力工具等行业的追捧，特别是对新能源汽车行业的贡献尤为突出。 作为提供新能源汽车动力来源的锂电池产业市场潜力巨大，不仅仅是国家战略发展的重要一环，预计未来5到10年，其产业链将实现行业生态的自我完善和发展，产业规模有望突破1600亿元。

众所周知，从锂电池单体电芯到自动化模组再到PACK生产线的整个过程中，组装线的自动化程度是决定产品质量与生产效率的重要因素。 PACK是包装、封装、装配的意思，其工序分为加工、组装、包装三大部分。 在讲动力电池PACK制造技术之前，我们可以简单了解下，动力电池PACK总成由哪些系统组成，每个系统又由哪些零件组成？ 目前，汽车用动力电池基本上由以下5个系统组成： 1）动力电池模块 2）结构系统 3）电气系统 4）热管理系统 5）BMS 为了让大家更直观的了解电池PACK，以奥迪A3 Sportback-etron混合动力车的PACK为例。

一般来说，电动汽车动力电池PACK由以下几个部分构成： 1）动力电池模块系统 这个不用多说，如果把电池PACK比作一个人体，那么模块就是“心脏”，负责储存和释放能量，为汽车提供动力。锂电池模组是由几颗到数百颗电池芯经由并联及串联所组成的多个模组，除了机构设计部分，再加上电池管理系统和热管理系统就可组成一个较完整的锂电池包系统。 2）结构系统

动力电池包试验心得

对于客户来说，购买新能源汽车考虑的重要因素之一就是安全。 在电池包的开发过程中，如何确保其在质保期内安全可靠？该问题的答案 是个系统工程，需要电芯设计、BMS研发、结构设计、安全策略、质量控制等 各个方面协同努力才能达成。企业为了确保自己的产品能够做到安全可靠，都 会根据新国标做一系列的测试，在产品送到客户手中之前，测试成为企业检验 自己产品的最后一道关口。在这里简单描述一下新国标测试项目之振动和冲击。 机械冲击测试的目的是评价在加速、减速、车轮掠过有凹坑或者石头路面 等工况下的电池包机械结构强度。 随机振动测试的目的主要是模拟汽车行驶时，路面的凹凸不平造成Pack经 历这种随机振动的载荷工况时的疲劳寿命。 如何进行测试，需要关注哪些参数，如何判定结构是否通过测试？ 在冲击&振动之前做一个温度冲击测试，主要是检验箱体的焊接位，及螺 栓扭力在温度冲击过程中受到的损伤程度，相当于测试前的准备工作。 由于测试过程中，不允许开箱（有严重异常除外），扫频成为评估结构是 否发生破坏的检验方法，在每个方向冲击振动之前，会进行扫频，扫频是为了 检验样品的固有频率，如果某个方向测试完成后，测试前后固有频率偏差值在 10HZ以内，则认为可以往下进行，大于10Hz则需要开箱检查，视Pack受到的损伤程度，判断是否继续测试。如下图所示，绿色为冲击前的扫频曲线，红色 是冲击后的扫频曲线，黑色为振动后的扫频曲线，可知冲击完后，结构主频下 降了3Hz，随机振动完后主频继续下降了7Hz，结合实际的经验来看，结构是 Ok的，可以继续做其他方向的测试。

测试完成之后，需要对扭力进行测定，在生产组装时，会对箱体内的每个螺栓打一个固定的扭力值，同时以红线标注，这个扭力值视为初始扭力值，测试前后开箱确认红线偏移量与扭力值保持率，保持率<60%（供参考，各企业、不同项目的要求不一样）则认为螺栓松动，视为异常。 此外，气密性、绝缘电阻、电压温度采样等也是需要进行测试以便对比测试前后的数据，判定产品是否合格。 气密性主要针对IP等级在IP67以上箱体进行测试，气密性包含箱体的气密性和水冷系统的气密性。 绝缘电阻测试总正、总负对箱体的绝缘电阻，一般参考GB/T18384.3。 电压温度采样，主要检验Pack前后的BMS基本功能是否正常。 如果Pack前后的机械损伤不大，要求做两个标准的充放电循环，以检测Pack的容量值未受明显影响，基本功能也未受明显影响。 Pack测试的过程，如无特殊要求，则按下面顺序进行： 1.Z方向：初始检验、预处理、扫频，冲击、扫频、振动、扫频 2.Y方向：扫频，冲击、扫频、振动、扫频 3.X方向：扫频，冲击、扫频、振动、扫频 在这里解释一下，为什么会从Z方向开始振动，因为Z方向的条件一般比Y方向严酷，Y方向的条件一般比X方向严酷，参考GBT31467.3第7章节随机振动测试，Z、Y、X的振动RMS值分别为ZRMS：1.44G，YRMS：0.95或

电池包强度分析报告

电池包强度分析报告 项目名称： 编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：

目录 1分析目的 ---------------------------------------------------------------------------------------- 1 2使用软件说明 ---------------------------------------------------------------------------------- 1 3电池包强度分析模型的建立 ---------------------------------------------------------------- 1 4电池包强度分析边界条件 ------------------------------------------------------------------- 3 5分析结果 ---------------------------------------------------------------------------------------- 3 5.1电池包强度分析结果----------------------------------------------------------------- 3 5.2车身端支架强度分析结果----------------------------------------------------------- 4 6分析结论 ---------------------------------------------------------------------------------------- 5

纯电动汽车动力电池包结构静力分析及优化设计..

纯电动汽车动力电池包结构静力分析及优化设计 摘要：动力电池包作为纯电动汽车的唯一动力源，承受着电池组等模块的质量，因此其强度、刚度必须满足使用要求才可以保证行驶的安全性。在建立其有限元模型的基础上，分析了电池包结构在弯曲工况、紧急制动工况、高速转弯工况、垂直极限工况以及扭转工况下的强度、刚度。分析结果显示，在垂直极限工况下，电池包底板的受力情况最为恶劣，因此对原有模型做出了改进，改变底板加强筋的布置形式。经过相同工况的模拟，发现在力学性能提升的基础上，整体质量得以减轻，实现了轻量化的目标。 关键词：动力电池包有限元法静力分析优化设计 Abstract：As the only power source of pure electrical vehicle，the power battery pack bears the weight of several models such as the battery model. To ensure the safety,the pack’s strength and stiffness must meet the fundamental requirements. This paper mainly analyzed the strength and stiffness under different working conditons on the base of a finite element model. The rsult shows that and the corresponding stress and deformation graphs are obtained.The structure of the battery pack is improved after analyzing the causes of the stress concentration.Also, the performance of the new model is compared with the original one.The results show that the weight of the structure is reduced while the performance of the structure is improved, and the lightweight of the vehicle is realized. Keywords:power battery pack finite element method static structural analysis optimal design

动力锂电池pack设计中的热流体仿真分析

动力锂电池pack设计中的热流体仿真分析摘要：锂电池Pack设计需要保证电池始终处在一个比较舒适的温度环境（电池温度范围：15-40℃；电池之间的温差：5-10℃）下工作，从而保证整车的长寿命、良好的续航里程性能、良好的功率性能以及较短的充电时间。 锂电池Pack设计中往往会借助热流体仿真分析来辅助工程师完成pack热管理系统设计，本文从现状出发，介绍了锂电池pack设计中的必备理论知识以及仿真工具，并深入研究了的热流体仿真的基本理论。关键词：锂电池pack 热流体仿真 1 pack热管理设计流程概述 在热管理系统设计阶段，可对Pack、模组或电池进行热场仿真分析，根据仿真结果快速地选择出冷却、加热和保温方式；在冷却子系统设计阶段，可以对Pack、模组或电池（带冷却子系统）进行热场和流场仿真分析，根据仿真结果确定冷却通道设计、冷却介质、冷却入口温度和流量以及风扇或泵的参数等。 借助热流体仿真分析工具，大部分的Pack热管理设计工作和部分测试工作都可以在电脑上完成。大量的设计、制造、测试工作可以被省略，Pack设计的成本也会大幅度下降。 2.基础知识简介和常用热流体仿真工具介绍 热流体仿真工程师需要具备相关的理论知识和工程经验。此外，仿真往往需要借助一些工具。 2.1仿真工程师必备的知识 Pack热流体仿真工程师需要具备以下三个方面的技能和经验： 1）坚实的热流体理论基础。具备完善、扎实的热流体理论知识，能对工程中的传热与流动问题进行理论分析。 2）扎实的数学功底。热流体仿真分析是将热流体物理现象抽象成数学模型，利用数值方法进行求解。 3）丰富的工程实践经验。对于不同的问题能够进行合理的模型简化，能够结合自己的工程经验对实际问题进行评估并提出解决方案。 2.2热流体仿真软件介绍 热流体仿真软件大体分为三类：前处理软件、求解器和后处理软件：常用的前处理软件主要有Gambit、ICEM-CFD、Ansys Workbench等；求解器主要有Ansys Fluent、FloThermal、Star CCM+、X-flow、AVL Fire等；后处理软件主要有Tecplot、Anasys Workbench等。 在某些情况下，还需要仿真工程师根据实际情况编写一些仿真程序。常用的编程语言有Fortran、Matlab、C/C++等。 3.热流体仿真基础理论 热流体仿真是将工程中涉及的传热和流体流动的物理现象用数学模型进行描述，然后利用数值方法对这些数学模型进行求解并得到相关的物理量（如温度、流体速度、流体压力等），进而为工程设计提供指导。 3.1传热与流体流动理论基础 3.1.1热传递的三种方式 热传递的三种基本形式是：传导、对流和辐射。 当物体之间直接接触时，依靠微观粒子热运动而产生的热量传递称为导热。气体中的导热是气体分子不规则热运动的结果。导电固体的导热是自由电子在晶格中互相碰撞的结果。

锂离子电池包散热综述

锂离子电池包散热综述 发表时间：2018-09-10T09:40:47.577Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：叶剑峰何小龙 [导读] 摘要：温度是制约电池包性能提升和安全运行的关键因素，适宜的工作温度环境是电池良好性能发挥的重要前提。 中船重工南京（鹏力）智能装备系统有限公司江苏南京 210000 摘要：温度是制约电池包性能提升和安全运行的关键因素，适宜的工作温度环境是电池良好性能发挥的重要前提。本文从锂离子电池包的冷却形式、不同形态电池的风冷特点的等方面对锂离子电池的散热特性进行了分析，从而为设计一种稳定、高效的电池包散热形式提供了重要参考。 关键词：动力锂电池；冷却形式；散热特性； 引言 锂离子动力电池因其能量密度高、无记忆效应、循环寿命长等优点在电动汽车和混合动力汽车等电动设备中得到了广泛的应用。温度是锂离子电池组安全监控中重点关注对象。现有的研究表明：锂电池的最佳工作温度是15℃~35℃，极端温度对锂电池的性能、寿命和安全构成威胁，特别是过高的温度可能导致严重的安全问题。因此，锂电池组的热管理得到了车企、研究者的重点关注。 1 锂离子电池包冷却形式 锂离子动力电池在使用过程中会产生大量热量导致电池温度不断升高，严重影响电池的寿命和使用安全。因此，锂离子动力电池热管理对保证电池性能及安全有重要作用。锂离子电池包的冷却方案有空气冷却、液体冷却、热管冷却和变相材料冷却。 2 空气冷却 空气冷却是最为经济的冷却手段，具有系统简单可靠、附加质量低的特点，相应的，冷却效果最差。日产的leaf纯电动汽车和本田的Insight混合动力电动车，也采用以空气为介质的热管理系统来实现动力电池的散热和加热。 (1)方形电池的空气冷却 一般而言，对于方形电池而言采用并行通风方式是最有效的。这种方法的最大优势是每个模块都可以吹到等量的冷空气，保证了模块间温度的一致性。这样，电池组的温度就可以用几个特定位置的模块温度来表示。丰田RAV-4电动汽车用电池包冷却系统就是使用的并行通风方式，冷却气流从风机口吹出达到各电池模块的上端再经单体电池侧壁之间的通风道向下从底座出口吹出。 (2)圆柱形电池的空气冷却 圆柱形锂电池（18650、21700、26650等）是亦是常用的动力锂电池，有研究者针对电池的排布对风冷效果进行了研究，其基本思想与方形电池组的基本类似：改变电池排布方式、寻找最优的冷却流场。 研究表明，电池组中远离冷却风入口的电池温度较高，因为冷却风经过前几排电池后，温度已有所上升，因此越靠后的电池，散热效果越差。基本上每个单体电池，温度场均呈现两端高中间低的情况，原因是电池两端被固定在连接体上，而连接体的导热系数相对较低，且冷却风在连接体内壁面附近的流速也会较远离壁面处的流速低，因此从电池中部到两端散热效果逐渐变差。 3 液体冷却 液体冷却相对空气冷却来说有较好的冷却效果，而且可以使电池组的温度分布均匀，但是液体冷却对电池包的密封性有很高的要求，如果采用水这类导电液体，需用水套将液体和电池单体隔开，这样不仅增加了系统的复杂性而且降低了冷却效果。 一般液体冷却系统都是安装在电池组模块附近，原理和空调的制冷原理相似，冷却系统通过管路和单个电池模块相连，管路里循环流动冷却液(一般是乙二醇)，将单个电池模块的热量带走，冷却系统将乙二醇制冷，多余热量通过风扇排到外界，而乙二醇再次循环进入电池模块，继续吸收电池散发的热量。 4 热管冷却 热管技术可以满足电池组的高温散热与低温预热双工况要求，响应快，温度均匀性好，作为电池组新的冷却方法被提出后，有了一定的发展，且作为产业研究的重点方向，但是受到布置和体积的限制，目前还没有实车使用。 5 变相材料冷却 采用相变材料的主要优点有：与电池壁面之间换热系数高，冷却速度快，效率高，还能一定程度上控制温度上下限；不足之处在于采用此种冷却方式的研发制造成本较高。 6 小结 本文介绍了3种不同的电池包冷却形式，在设计动力电池包散热系统时，不仅需要综合考虑电池的冷却性能需求，而且需要结合整车的性能以及空间大小，系统的稳定性和成本高低对电池包散热形式进行选择。 参考文献 [1]康海鹏. 锂离子动力电池生热特性分析及其选配[D].吉林大学,2014. [2]李秋芬. 车用动力电池包的散热仿真分析[D].华南理工大学,2016. [3]车杜兰,周荣,乔维高.电动汽车电池包散热加热设计[J].北京汽车,2010(01):5-7+39.

纯电动汽车动力电池包结构静力分析及优化设计

纯电动汽车动力电池包结构静力分析及优化设计

纯电动汽车动力电池包结构静力分析及优化设计 摘要：动力电池包作为纯电动汽车的唯一动力源，承受着电池组等模块的质量，因此其强度、刚度必须满足使用要求才可以保证行驶的安全性。在建立其有限元模型的基础上，分析了电池包结构在弯曲工况、紧急制动工况、高速转弯工况、垂直极限工况以及扭转工况下的强度、刚度。分析结果显示，在垂直极限工况下，电池包底板的受力情况最为恶劣，因此对原有模型做出了改进，改变底板加强筋的布置形式。经过相同工况的模拟，发现在力学性能提升的基础上，整体质量得以减轻，实现了轻量化的目标。 关键词：动力电池包有限元法静力分析优化设计 Abstract：As the only power source of pure electrical vehicle，the power battery pack bears the weight of several models such as the battery model. To ensure the safety,the pack’s strength and stiffness must meet the fundamental requirements. This paper mainly analyzed the strength and stiffness under different working conditons on the base of a finite element model. The rsult shows that and the corresponding stress and deformation graphs are obtained.The structure of the battery pack is improved after analyzing the causes of the stress concentration.Also, the performance of the new model is compared with the original one.The results show that the weight of the structure is reduced while the performance of the structure is improved, and the lightweight of the vehicle is realized. Keywords: power battery pack finite element method static structural analysis optimal design