某纯电动客车电池箱的静强度与模态分析

电池箱作为电池模组的载体,对电池模组的安全和防护起着关键性的作用。本文对电池箱在极限载荷下的静强度进行分析,电池箱的最大应力小于材料的许用应力,使得电池箱具有一定的安全可靠性;通过对电池箱的模态分析,得到了电池箱在约束状态下的固有频率与振型;并且通过振动试验对电池箱的安全可靠性进行了验证。     

电池单体参数不一致对电池模组性能影响研究

由电池单体串并联组成的电池模组是电池系统的有机组成单元,研究不同拓扑模组性能受单体参数不一致性的影响,对实现电池储能系统的规模化具有重要意义。以6节单体为例,通过不同的串并联组合成多种不同拓扑电池模组;基于电池Rint等值电路模型,分析了电池模组内单体不一致原因,建立了不同拓扑模组的等效模型;通过求偏导法,分析了单体内阻的不一致性对模组等效内阻的影响;通过正交实验法,研究了单体内阻、容量和端电压的不一致性对不同拓扑模组等效容量的影响;同时通过正交实验法,分析了单体电压和内阻的不一致性对不同拓扑模组等效端电压的影响。结果表明:"先并后串"型和"先串后并"型模组的等效性能参数受单体参数不一致性影响的差异性明显,且具有一定规律性,可为电池分选与成组提供参考。     

电动汽车电池模块设计

动力电池通过不同形式的串联、并联组成电池模组,若干电池模组与电池管理系统等组成的电池系统为电动汽车提供动力。本文对不同规格的锂离子电池模组设计进行介绍,分析其优缺点,提供一些设计中可供参考的信息。     

一种新型电动汽车电池模组健康状态诊断方法

锂离子电池的健康诊断技术是电池安全的重要保障。尽管针对电池单体的健康状态(SOH)诊断和电池剩余寿命(RUL)预测技术已经比较成熟,锂离子电池模组特别是电池汽车动力电池模组的健康诊断受环境因素、不规则循环及不一致性的制约,很少被报道及大规模应用。以整车实际运行工况下的动力电池模组作为研究对象,利用小波变换多分辨率分析的功能,提出了基于小波变换与统计方法的模组健康状态诊断方法,提供纵向模组老化信息及单体间不一致信息,对提高电池系统稳定性和安全性,减少维护成本具有积极的意义。     

电池模组垂直方向温度场仿真与实验分析

热管理系统在维持电池组内部热量均衡、使电池安全可靠、延长电池使用寿命方面发挥重要作用.利用Floefd软件对电池标准模组进行高度方向温度场热仿真分析,并开展验证实验.在电池组放电过程中测量模组底部、上表面、冷却板导热垫、侧板等高度方向各点温度,将仿真与实验数据进行对比分析.结果表明,典型工况时,电池模组上表面温度达到45℃,模组上表面与底面温度差12℃,与仿真结果10.77℃相近;模组和液冷板间的导热垫上下表面,温度差2℃,与仿真结果一致.     

电池模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征

电池放电电压曲线包含电池所有状态信息,研究模组放电电压曲线簇,对模组一致性分析具有重要意义。通过研究模组放电电压曲线簇,提出一种模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征方法:综合考虑电池Rint等效电路和热累积、容量衰减、库仑效率以及内阻增长等效应,构建多维参数的电池数学模型;在此基础上提出一种基于变换矩阵的模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征方法;结合所构建的电池模型和所提的表征方法,基于Matlab/Simulink搭建四节单体串联模组的仿真模型,研究随着充放电循环次数的增加,模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征特点;最后从电池模组容量衰减角度,对所提表征方法和所得仿真结果进行了验证。结果表明,所提表征方法可有效地反映模组一致性影响因素的特征,为后续模组一致性分选等提供参考依据。     

某纯电动低速车的电池箱设计与分析

阐述了国内目前纯电动汽车与纯电动低速汽车的发展现状,以国内某纯电动低速车电池箱体的设计开发为背景,介绍了该电池箱开发中的箱体设计、模组设计以及箱体内部空间布置等;并用Solidworks Simulation软件对电池箱结构进行了静态分析与模态分析。分析结果表明:电池箱在"颠簸+急转弯"和"颠簸+急刹车"这两种特殊工况下的静态受力状态,能够满足要求,且安全系数较高;电池箱一阶振动频率为42.5Hz,远高于电池箱设计频率20Hz,能够避免发生共振。     

动力电池分散逻辑式均衡系统及其均衡策略研究

研究了一种适合高压动力电池组的分散逻辑式均衡系统,并分析了该系统结构及其控制策略。在所提出的电池均衡系统中,整车电池组被划分为多个电池模组进行模块化分散管理。均衡变换器结合电池模组的电压信息,构造变参数下垂控制器,调节电池模组输入输出功率,实现电池模组的实时均衡。与此同时,均衡变换器还可以代替车内辅助铅酸蓄电池为车内低压设备供电,减小了车内电气单元的体积与成本。对均衡控制策略的稳定性进行了分析,对均衡变换器(双向双半桥变换器)进行了建模与设计,实验结果验证了均衡系统及均衡策略的可行性。     

某纯电动低速车的电池箱设计与分析

阐述了国内目前纯电动乘用车的发展现状,以国内某纯电动乘用车电池箱体的设计开发为背景,介绍了电池箱系统开发中的箱体设计、模组设计、液冷系统设计、电气系统设计以及箱体内部布置等;并运用Ansys软件对电池箱结构进行了静强度分析与扫频振动分析。结果表明:电池箱在颠簸工况下,最大应力值为77.8Mpa,最大位移量为0.44mm,安全系数较高;电池箱一阶振动频率为30.21Hz,高于电池箱设计频率22.2Hz,能够避免发生共振;共振频率中的第3阶模态会使得电池箱体产生最大应力值与变形量。     

梯次利用锂离子电池循环性能分析

电动汽车退役电池梯次利用技术对提高其全寿命周期利用价值、降低锂动力电池成本与缓解环境污染问题有着重要的意义。为了最大限度发挥梯次利用电池的价值,对其进行分选以及对其进行性能分析等方面的研究非常必要。从电池容量、内阻、荷电状态等几个关键指标出发,以某充换电站退役电池为研究对象,对电池模组和串联组进行了一系列充放电循环试验。对比分析了电池模组与串联组的容量、欧姆内阻、极化内阻等主要性能参数的衰变特性,研究结果对实现磷酸铁锂动力电池的梯次利用具有指导意义。     

锂离子电池模组液冷散热设计

为了提高电池模组的散热效果,建立了电池模组的液冷散热模型,并且在常用的蛇形流道和并行流道的基础上对流道结构进行改进.利用Fluent软件仿真技术分析对比在不同结构下电池模组的散热效果,选定最佳流道结构.研究分析在不同冷却液进出口位置、流量、初始温度以及流道结构参数下模组的散热性能,结果表明:两侧液冷板的冷却液进口位置分...     

基于时变流体温度的锂离子电池组传热分析

针对板式液体热管理系统,以软包装三元正极材料锂离子单体电池及电池模组为研究对象,建立单体和整包电池的传热计算模型。基于整包电池模型,分析恒定和时变流体温度对电池模组传热特性的影响。电池包中心或边缘处模组换热条件的差异,对冷却的最高温度和加热的最低温度影响甚微,对最大温差影响不明显。流体恒温的假设在传热计算时会高估系统对模组温度最值的影响;在散热计算时会低估对模组最大温差的影响。在25℃下以1 C放电,线性、指数型流体温升模型最高温度分别比恒温模型高3. 34℃和2. 54℃;在-10℃下以25℃的流体对电池进行加热,线性、指数型流体温升模型最低温度分别比恒温模型低4. 06℃和4. 36℃。     

基于电压曲线的退役电池模组分选方法

对退役电池进行梯次利用,关键是对其进行一致性分选。该文提出一种基于电压曲线,面向退役电池模组的一致性分选方法:综合考虑电池Rint等值电路和热累积、库伦效率、容量衰减和内阻增长等因素,构建多维参数的单体模型和模组模型;在此基础上,提出一种基于变换矩阵的一致性影响因素在电压曲线上表征方法;结合所构建单体模型和所提表征方法,在matlab/simulink仿真环境下搭建了串联模组仿真模型,分析了不同影响因素在电压曲线上表征的特点;选方法,并通过实验对其正确性和有效性进行验证。结果表明:所提分选方法可较好地实现退役电池模组一致性分选。     

锂离子电池一致性筛选新方法——串联充放电筛选

当多个单体锂离子电池通过串/并联组成电池模组时,单体电池之间微小的性能差异会造成模组性能的快速衰减。简易高效的电池一致性筛选方法,是目前锂离子电池模组研究中亟待解决的关键技术。基于本课题组前期提出的串联充放电进行一致性筛选的新思路,探索了串联充放电一致性筛选的具体方法。研究表明,放电终止电压对电池间的差异最为敏感,适合做为一致性筛选指标;同以标准差为依据筛选出的电池相比,只选取筛选指标数据居于中间区域的电池具有更高的一致性,且该筛选方法的数据处理极为简单、快速。为模组研究提供了一种简单有效的单体电池一致性筛选新方法。     

触发位置对锂离子电池模组热扩散特性的影响

针对锂离子电池热扩散问题,以18650三元锂离子电池为研究对象,搭建了模组的热扩散模型,研究了模组中不同位置单体触发热失控后对整个模组热扩散的影响.基于锂离子电池热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池在绝热条件下的热失控模型,并通过设计相应试验验证模型的准确性,仿真结果与试验结果吻合较好.以单体电池热失控模型为基础,搭建模组热扩散模型,研究了模组中不同位置单体触发热失控对模组热扩散的影响.结果表明:中心位置单体触发热失控,热失控行为呈放射状向周围扩散,且每次都是两个单体电池一起发生热失控,在40 s左右,模组一侧的电池全部达到热失控触发温度;边缘位置单体触发热失控,热失控行为依次向周围扩散,且每次只有一个单体发生热失控,大约50 s的时间,模组一侧的电池全部达到热失控触发温度.最后,基于热扩散模型研究了不同隔热材料对模组热扩散速率延缓的作用.     

磷酸铁锂电池模组健康度快速评估方法研究

电池健康度的快速评估是低成本的退役电池梯次利用的关键技术之一。该文采用概率密度函数分析了磷酸铁锂电池模组充放电过程中工作电压的变化规律,研究了概率密度和概率这两个特征指标与电池健康度的关系。研究结果表明,无论是充电过程还是放电过程,电池模组健康度与概率密度之间有很好的线性关系,用概率密度这个特征指标可以作为磷酸铁锂电池模组健康度的快速评估指标。放电过程中电池模组健康度与概率之间有较好的线性关系,但是不如概率密度的线性关系好。     

高比能锂离子电池模组热扩散行为仿真研究

针对锂离子电池热扩散防护问题,以50 Ah三元锂离子电池为研究对象,搭建了加热条件下锂离子电池模组的热扩散模型,研究了不同隔热材料和对流换热系数对锂离子电池模组热扩散行为的影响。基于锂离子电池的热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池热失控模型,模型误差小于6%。以单体电池热失控模型为基础,搭建了5个电池并联的电池模组热扩散模型,并设计相关试验验证了模型的准确性,仿真结果与试验结果相符。利用热扩散模型研究了隔热材料和对流换热系数对电池热扩散行为的影响。结果表明:隔热材料的导热系数越大,模组中第1个电池触发热失控的时间越长,电池模组发生热扩散的时间越短,热失控延滞期减小;对流换热系数越大,电池模组发生热扩散的时间越长,热失控延滞期增加。     

风冷式CPCM锂离子电池热管理系统性能分析

针对圆柱形锂离子电池,提出一种风冷式膨胀石墨(EG)石蜡复合相变材料(CPCM)电池模组散热结构.建立了该电池模组的热仿真模型并进行数值模拟,结果表明,EG的质量分数为12％时,电池模组的最高温度及温差同时达到最低值;电池模组进行连续1C充电/3C放电充放电循环,空气流速为3m/s时,在两次充放电循环过程中,每一个时刻都能将电池模组的最高温度及温差控制在合适的工作范围内.在环境温度为37℃时,该热管理系统能将电池模组的最高温度控制在50℃以内,温差控制在5℃以下.     

动力电池模组热管流道变结构研究

针对电动汽车动力电池对温度变化敏感所导致的使用性能衰减、续航里程不足的问题,研究了冷却板热管流道结构对动力电池模组温度及一致性的影响。提出采用变结构热管流道设计,对电池模组温度进行有效控制。根据冷却板和热管流道结构布置及温控要求,针对新型热管流道变结构,建立电池模组液冷散热有限元模型,得出在3 C放电倍率下流道变结构对电池模组温度场的影响规律。通过FLUENT仿真分析,结果表明采用新型流道变结构冷却板比传统流道结构冷却板对动力电池模组的冷却效果更好,其中90°S型流道变结构可以使动力电池模组的最高温度降低0.56 K,光滑弯曲流道变结构可以使动力电池之间的温差降低0.36 K。     

蜂巢式锂离子电池模组热失控扩散的抑制

锂离子电池热失控问题逐渐受到重视。基于锂离子电池的热失控副反应机理方程和热传导机理方程，搭建由7只容量为4.5 Ah的21700型锂离子电池组成的蜂巢式电池模组，研究电池在加热条件下的热失控扩散情况。仿真结果与实验结果误差在7%以内。利用蜂巢式电池模组研究冷却液温度、流速对电池热失控扩散行为的影响。当模组中的单体电池发生热失控时，冷却液的温度越高，模组发生热失控扩散的时间越早；冷却液的温度越低，抑制电池模组热失控传播所需的冷却液流速越小。