车用电池包结构动力学建模及分析方法研究

汽车动力电池包多由单体电池、模组、壳体、电器联接部件及管理系统装配成整体,在变温、振动环境下完成充放电功能。其性能的可靠和安全直接决定了电动汽车的正常运行。研究复杂电池包结构的动力学建模和分析,探索其内部精细结构以及整体电池包的动力学响应,是车用电池包开发和结构、性能优化的迫切需要。提出了基于单体等效力学参数和实际接触连接条件的复杂电池包系统建模和动力学分析方法,结合电池包开发实例,建立各部分子模型并进行试验验证,通过优化算法确定最佳接触参数;对比集中质量模型、简化连接模型、接触模型的模态仿真结果,验证所建模型的有效性和精度,说明建模方法的可行性;获得了实例电池包内部关键电接触点在随机振动下的响应,发现同一振动工况下不同位置触点的加速度响应差异很大,呈现很强的不均匀性。给出了螺栓连接的电池包装配体动力学精细化建模方法和分析思路,对同类型电池包结构设计、安全性分析有实际意义。     

车载动力电池包的有限元分析及轻量化设计

为了实现动力电池包的轻量化,并避免电池包在使用时产生的频率共振问题,对动力电池包的3种典型工况进行结构强度分析及模态响应分析.采用变密度法建立了以电池包柔度最小为优化目标、单元节点位移为设计变量、电池包的刚度和模态为约束条件的优化数学模型,对电池包上盖进行形貌优化.根据优化结果对电池包进行结构改进,改进后的电池包强度、...     

改善镍氢动力电池包温度均匀性的研究

新能源汽车电池包内温度不均匀严重影响动力电池的电化学性能、循环寿命、安全性和使用可靠性,将电池包内温差控制在5℃内对上述关键技术问题的解决至关重要。文章主要通过UG软件绘制电池包三维几何模型,使用CFX软件对温度场进行仿真模拟,并通过试验进行验证。仿真结果表明,原方案中电池包内最大温差为12.7℃;优化方案1包内的最大温差为7.5℃;优化方案2的最大温差6.5℃;优化方案3最大温差4.3℃。试验结果表明,原方案最大温差为12℃;优化方案3最大温差为5℃。计算得原方案温差的试验与仿真结果相似度为94.5%,优化方案3的相似度为86%。综合考虑,优化方案3的结构设计符合要求。     

机械外力下动力电池包的系统安全性分析与评价

动力电池包是一个复杂系统综合体,对复杂系统而言仅考虑组件的可靠安全性并不能保证其系统的安全性,迫切需要从系统层面分析评价动力电池包的安全性。运用复杂系统安全理论结合电动汽车实际工况,提出基于整体精细化模型可量化、层次化的动力电池包系统安全性评价。保证单体锂电池模型精细化的情况下,从正碰、侧碰、振动冲击三种常见工况对动力电池包进行仿真分析,采用层次分析(AHP)和模糊综合评价(FCE)相结合的方法对影响动力电池包系统安全的关键因素指标进行综合性安全评价。结果表明动力电池包系统安全性等级较低,安全性能较差。所提方法可为动力电池包正向结构设计和系统安全改善等工作提供参考。     

两轮车动力电池散热结构设计

发热问题被认为是电子设备结构设计所面临三大关键难题之一,特别是电池包散热设计关系到消费者的用户体验及生命财产安全,长期以来都是设计中的重点、难点。文章对两轮车动力电池包散热设计思路、散热设计方法进行了归纳总结,对几种散热结构设计方案进行了详细介绍,对两轮车动力电池包散热结构设计提出了新的设计思路。     

基于ICEPAK的电动汽车电池包温度场仿真

温度是影响电池性能的重要因素.通过利用CFD软件ICEPAK对电动汽车电池包进行了常温下的温度场分析,将仿真结果与实验结果对比,验证了方法的正确性,并对电池包在恶劣路况下进行了温度场分析和部分结构改进.     

车辆前舱电池结构挤压分析及优化

根据电池企业试验标准对汽车前舱电池结构设计要求,对某款汽车前舱12 V电池结构进行4个典型挤压工况的有限元分析。选择合适的单元尺寸,对结构之间的接触方式进行了设置,保证了有限元计算的精度。通过观察电池结构分析结果中的最大变形和应力,不断改进电池包结构设计,最终得到满足企业标准的电池包结构。优化后的结构增强了承载能力,在结构变形和应力方面均达到设计要求。     

混合动力客车电池包散热系统的仿真与优化

采用Fluent软件,对混合动力客车的电池包在现有的自然通风散热系统下的温度场分布进行了仿真,并通过实车实验验证了仿真模型的正确性。针对现有散热系统存在的空气流量不足以及流动阻力过大的问题,提出了三条优化措施。以上述经过实验验证的模型为基础,建立了多个不同模型,对三条优化措施的冷却效果分别进行了模拟,证明了这些措施的有效性。     

基于响应面法的动力电池包箱体轻量化优化设计

为了满足电动汽车电池包箱体高强度、轻量化的设计要求,提出了一种基于数值优化与有限元仿真相结合的动力电池包箱体轻量化设计方法.以电池包箱体各部件的厚度为设计变量,箱体质量最小化为优化目标,三种典型路面工况下箱体的最大等效应力、最大变形量和箱体结构的第2阶约束模态频率为约束条件,建立了箱体轻量化优化数学模型.利用Box-B...     

某矿用自卸车电池包支架强度试验研究与结构改进设计

EV矿用自卸车电池包支架由于需要搭载大型电池包而对强度有较高要求,但是在对其整体结构及各项性能进行加强的同时又需要限制其质量指标的增加量,因此,对于结构设计而言,需要在严格的质量指标限制下,在达到强度要求的同时,提升其性能。为此,结合有限元分析与随机振动试验原理,提出一种新的试验方法对其强度进行试验验证,基于CAE仿真结果及相关优化方法,可在其质量增加量不超过1%的前提下优化支架结构,从而使电池包支架的结构强度得到有效提升。     

FSE电动赛车动力电池设计及温度仿真研究

在设计2015年赛季电动赛车时,为使赛车的布置更为紧凑,在保证电池容量的情况下,采用高放电倍率的锂电池,缩小了电池组体积,采用了动力电池后置在座椅背部的方案。同时,为避免因采用高放电倍率单体、动力电池紧凑化设计而造成动力电池散热不良的情况发生,利用整车运动仿真模型计算出不同时段的动力电池热生成率,在此基础上对其热特性及温度场分布进行了研究分析,并根据仿真结果设计了电池箱的强制风冷散热结构,再次进行仿真验证。最终仿真结果表明,在比上赛季电动赛车动力电池减重20kg的情况下,增设了散热结构的动力电池新结构在整个行驶过程中能保持良好的工作状态,本研究为今后FSE赛车电池组设计提供了一定的理论依据。     

FSE电动赛车动力电池组温度场仿真与分析

为研究FSE赛车用动力电池温度场特性,结合某款FSE赛车,采用UG对单体电池和电池组建模。基于ANSYS,通过加载不同电流、对流换热系数以及电池间隙进行热特性仿真分析,得到最高温度、最低温度以及温度关系曲线,为今后FSE赛车电池组设计提供一定的理论依据。     

侧面柱碰撞条件下电动汽车电池系统结构优化

将动力电池短路失效分析引入电动汽车侧面柱碰撞研究中,利用动态拓扑优化方法对某电池系统结构进行优化设计,基于拓扑结果搭建具有更佳承载路径的新型电池系统结构,同时通过正交试验对其厚度分布进行优化。相比于原结构,新结构在不增大质量的情况下极大地减小了侧面柱碰撞后电池系统的结构变形和电池短路失效,显著提高了动力电池的碰撞安全性。     

燃料电池有轨电车能量管理策略多目标优化

为研究一类以质子交换膜燃料电池、超级电容和动力电池为动力源的混合动力有轨电车能量管理问题,首先介绍该类有轨电车的混合动力系统结构和工作特点,提出一种基于系统工作模式的逻辑门限式能量管理策略,工作模式的切换通过多个控制参数来实现。针对该能量管理策略中控制参数的不确定性,应用多目标遗传算法,将整车超级电容和动力电池的最小配置成本以及有轨电车运行的能耗、准时性、准地点停车作为优化目标,对影响列车动力性能的主要能量管理策略控制参数进行优化。以国内某规划线路为实例,在已通过实车试验数据验证的系统仿真模型中进行优化分析,优化结果表明,在保证列车动力性能的前提下,优化后列车的总牵引能耗减少了约12.5%,回收的再生制动能量增加了约14.5%,燃料电池的平均效率提高了约0.83%;同时通过优化得到了超级电容和动力电池的最小容量配置,为整车车载储能系统的冗余配置提供参考。     

基于动态内热源特性的车用锂离子动力电池温度场仿真及试验

针对电动汽车动力电池在充放电工作过程中由于热量聚集而导致的温度场非均匀性问题,采用数值仿真与试验相结合的方法,基于电池内阻温升特性,考虑耦合正负极耳的热影响,建立生热速率的时变内热源模型,获得更加精确的电池温度场分布及其动态变化规律,并深入进行温度一致性分析。以某车用锂离子动力电池为样本,对电池单体及模块分别进行温升计算和三维温度场分析及相应的测试试验。结果表明:同一充/放电倍率下,放电温升明显大于充电温升,且电池最大温差随着倍率的增大而增大;电池的温升是一个随时间先增大后恒定的非线性变化过程,且随着放电倍率的增大电池温升速率越大;电池模块温度场并非电池单体温度场的简单叠加,且在相同充放电倍率下电池模块的热一致性不如电池单体。     

进出风接口对电动汽车用电池包散热性能的影响

针对节能与新能源汽车用电池包的安装和散热接口要求,设计了3种不同形式的进出风接口,用对比试验的方法进行了模拟公交运营工况试验。结果显示,格栅进风接口和直管进风接口2种接口形式的电池包在试验后半期均已处于热平衡状态,最大温差值≤3℃;弯管进风接口电池包的最高温度和最大温差值均比前2种接口形式的电池包大,最大温差值扩大近1倍,表明接口形式会影响电池包的散热效果以及内部通风风向的分布趋势,如设计不当会造成电池内部温差过大。     

基于NSGA-Ⅱ算法的储能式有轨电车复合电源参数优化设计

为研究一类以动力电池和超级电容为复合电源的有轨电车参数匹配问题,提出一种基于多目标优化的复合电源参数设计方法。根据有轨电车的动力性能需求,给出基于等效计算的复合电源参数设计方法。以有轨电车日均运行成本和动力电池的性能衰减率为评价指标,建立多目标优化函数,采用带精英策略的非支配排序的遗传算法（NSGA-Ⅱ）,设计系统仿真模型在环的复合电源参数优化流程。以一次往返行程为运营要求,对比分析两个不同工况的Pareto解集和等效计算配置方案下的有轨电车系统仿真结果。结果表明,相比等效计算的配置方案,优化的配置方案使动力电池性能衰减率降低至少约31.1%;合理的配置方案可有效保证较高的再生制动能量回收率和有轨电车效率;长站间距的工况增加了对复合电源的配置需求。     

基于空气冷却技术的动力电池散热方式研究现状

电池温度是影响电池组性能的重要因素,高温会严重影响电池的容量和寿命,并对电池的结构产生不可逆的破坏,甚至会导致安全事故的发生,所以对电池组的散热是必要的.描述锂离子电池的热特性,阐述温度对动力电池的影响以及散热对于动力电池的重要性.介绍了动力电池常见的散热方式,重点介绍空冷散热方式的研究现状,并对强制冷却与主动冷却进行...