车用动力电池包优化设计及其安全性研究

发布时间：2021-06-27 06:15

　　以电动汽车为代表的节能与新能源汽车产业方兴未艾,然而事关公众切身利益的续航里程、产品安全等问题制约了电动汽车的推广和普及,动力电池包作为电动汽车的关键核心部件,研究其轻量化与安全性问题对于推动新能源汽车产业发展具有重要意义。本文依托某型A00级电动乘用车轻量化与碰撞安全性能开发项目,从工程应用和技术探索两个视角出发,对锂离子动力电池包进行了轻量化优化设计和综合安全技术的深入探究。首先,对与动力电池安全性密切联系的失效问题进行了研究。分析了引起动力电池失效的内因和外因,将与碰撞安全直接或间接相关的动力电池失效形式进行了归类,同时采用类似乘员保护的分级评价机制将动力电池不同的受损程度与不同危险等级相关联,着重阐释了锂离子动力电池安全事故中常见的热失控失效机理,提出了防止动力电池失效的对策。其次,基于Box-Behnken响应面法与有限元仿真相结合的优化设计方法对动力电池包进行了轻量化设计,以电池包箱体各部件厚度为设计变量、箱体质量最小化为优化目标、箱体动静态性能为约束条件,建立了动力电池包轻量化优化数学模型,利用Box-Behnken试验设计获得了5个设计变量3个水平的数值模拟试验组合,采... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

中国新能源乘用车世界份额（注：数据源于乘联会2019年1月汽车市场分析报告）

市场竞争力仍不及传统燃油车，突破动力电池包的轻量化与安全技，动力电池将成为电动汽车能否推广普及的决定性因素之一[9]，而车系统的关键技术主要包括电池技术、成组技术和电池管理系统（gement System，BMS）技术，并且这三方面技术在动力电池系统设为依赖、缺一不可，如图 1.2 所示为动力电池系统关键技术联系图。

锂离子电池同样属于化学电源，其组成包括：正极、负极、电解液、隔膜等。正负电极由集流体骨架和表面活性物质组成，是电池的核心部分；隔膜隔离电池的正负极极片，避免正、负电极直接接触以造成短路；电解液具有稳定性强和高电导率的特性，起到传递电荷的作用，是锂离子在正负极之间转移的桥梁；电池外壳的作用是保护电池内部的电极、隔膜等其他组成，具有高强度、耐高温、抗冲击等优点[10,11]。锂离子电池单体的典型结构如图 1.3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]动力电池系统轻量化技术综述[J]. 程萍,程凤.  电源技术. 2019(01)
[2]侧面碰撞B柱变形模式对乘员损伤的分析[J]. 周洋,颜伏伍,胡远志.  重庆理工大学学报(自然科学). 2018(07)
[3]基于标准法规动力电池安全性测试评价研究[J]. 贾晓峰,张贞,李宏程,王白侠,董莹,陶志军.  汽车工业研究. 2018(06)
[4]车用电池包结构动力学建模及分析方法研究[J]. 兰凤崇,黄培鑫,陈吉清,刘金.  机械工程学报. 2018(08)
[5]我国新能源汽车产业发展战略研究[J]. 岳喜燕.  中国国际财经(中英文). 2017(24)
[6]电动汽车电池模块结构优化设计[J]. 徐莉玫.  内燃机与配件. 2018(01)
[7]基于某电动汽车高压电碰撞安全设计与防护[J]. 张亚军,任高晖,李君杰.  汽车安全与节能学报. 2017(04)
[8]锂离子电池的发展现状及展望[J]. 王鹏博,郑俊超.  自然杂志. 2017(04)
[9]锂离子电池的基本结构组成及其应用[J]. 颜聿辰.  中国战略新兴产业. 2017(28)
[10]中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部.  中国公路学报. 2017(06)

博士论文
[1]车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控[D]. 冯旭宁.清华大学 2016
[2]响应曲面方法中试验设计与模型估计的比较研究[D]. 方俊涛.天津大学 2011
[3]基于模态振型和响应面法的结构声学性能优化设计[D]. 臧献国.湖南大学 2011

硕士论文
[1]电动汽车电池仓结构轻量化优化设计[D]. 朱新春.吉林大学 2018
[2]电动汽车电池布置优化及车体动态特性研究[D]. 郭灿志.华北理工大学 2016
[3]锂离子电池的相关设计与性能研究[D]. 孟凡伟.北京理工大学 2015
[4]电动汽车碰撞安全性若干关键技术研究[D]. 姜兆娟.大连理工大学 2012



本文编号：3252305