纯电动汽车电池包结构设计及特性研究

发布时间：2017-09-26 13:15

  本文关键词：纯电动汽车电池包结构设计及特性研究

  更多相关文章： 电池包 机械结构 热效应 模态实验 动力学特性

【摘要】：本文主要针对动力电池包的设计以及特性进行研究,本文选用NCR18650PF锂离子电池作为电池单体,设计了从电池单体、电池包到电池系统多层次系统结构。并在此结构的基础上试制电池包样品,研究电池包的散热特性以及动力学特性,所完成的工作主要包括以下几个方面：(1)电池包机械结构设计及样品试制：根据目标车型要求,合理设计电动汽车电池系统参数,确定单个电池包基本构架,即18个电池单体并联成电池模块,24个电池模块串联成动力电池包。电池模块及电池组进行机械结构的设计,在电池模块设计于制作中主要包括校核导电能力、单体一致性检测以及焊点检查。电池包设计过程中主要完成电池模块的固定与连接设计、电池包的散热结构设计以及电池内部的导线导电能力的校核,最终完成并制作了比能量为102.337 W·h/kg的电池包。(2)电池单体与电池组热效应研究：完成电池单体放电过程中温升特性以及电池内阻特性的研究。基于实验和理论建立电池单体的三维不分层模型,研究电池单体在不同放电倍率下产热与传热规律,并对比实验结果验证模型的正确性。建立电池组二维热模型,并检验电池组在1C倍率下电池组的散热能力,此时电池组的最大温升为10。C,说明散热系统能够能够满足使用要求。(3)电池包动力学特性研究：完成电池组的模态试验,获取电池组前三阶固有频率及振型,完成电池组有限元分析,将分析结果与实验结果进行对比,验证模型的正确性。建立电池包的有限元模型,校核汽车在不平路面行驶时电池箱体的强度。完成电池包自由模态分析,第一阶频率为58.12Hz,避开汽车行驶时路面激励的频率范围。研究电池包扫频特性分析,找到电池包在主要方向的共振频率。对电池包进行定频特性分析,检验是否满足疲劳强度的要求。
【关键词】：电池包 机械结构 热效应 模态实验 动力学特性
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 动力电池系统的研究现状10-14
• 1.2.1 锂离子动力电池的发展现状10-11
• 1.2.2 动力电池包机械系统研究现状11-13
• 1.2.3 动力电池热效应研究现状13-14
• 1.2.4 动力电池包有限元分析研究现状14
• 1.3 论文研究内容及意义14-17
• 第二章 电池包机械结构设计及样品试制17-37
• 2.1 电池包机械结构设计的基本要求17
• 2.2 电池包基本参数的确定17-22
• 2.2.1 电源系统设计17-21
• 2.2.2 电池包框架设计21-22
• 2.3 电池模块设计与加工22-29
• 2.3.1 电池单体布置方式的选择23
• 2.3.2 集流片以及导电铜极柱的设计23-25
• 2.3.3 传感器的选择与固定25
• 2.3.4 电池模块外围单元设计25-26
• 2.3.5 电池模块比能量计算26-27
• 2.3.6 电池模块的加工工艺27-29
• 2.4 电池包的成组设计29-33
• 2.4.1 电池模块在电池包中的布置29
• 2.4.2 电池组固定结构设计29-30
• 2.4.3 电池包冷却结构的设计30-31
• 2.4.4 电池组线束及电气接口设计31-33
• 2.5 电池包箱体设计33-34
• 2.6 电池包比能量计算34-35
• 2.7 电池包模型图和实物图35
• 2.8 本章小结35-37
• 第三章 动力电池组热特性研究37-58
• 3.1 电池单体实验37-42
• 3.1.1 电池单体放电特性实验37-40
• 3.1.2 电芯内阻特性实验40-42
• 3.2 电池单体热特性研究42-49
• 3.2.1 电池热分析基础42-44
• 3.2.2 NCR18650PF电池基本结构和模型简化44-46
• 3.2.3 NCR18650PF电池参数识别46-47
• 3.2.4 NCR18650PF电池热源分析47-49
• 3.3 电池仿真结果分析49-53
• 3.3.1 模型的验证49-50
• 3.3.2 仿真结果分析50-53
• 3.4 电池组二维热场分析53-57
• 3.4.1 电池组二维热场的建立53-54
• 3.4.2 电池组网格模型54
• 3.4.3 二维电池组模型参数的设置54-55
• 3.4.4 1C倍率放电时电池组仿真分析55-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 电池包动力学特性研究58-77
• 4.1 动力电池包有限元分析的任务58
• 4.2 电池组自由模态实验58-63
• 4.2.1 模态理论分析58-59
• 4.2.2 电池组模态试验59-61
• 4.2.3 实验数据的后处理61-63
• 4.3 电池组的模态分析63-65
• 4.3.1 电池组简化及网格模型63
• 4.3.2 求解与结果分析63-65
• 4.4 动力电池包有限元模型65-67
• 4.4.1 动力电池包三维模型65-66
• 4.4.2 动力电池包材料及厚度66
• 4.4.3 动力电池包网格及质量控制66-67
• 4.5 动力电池包动力学特性分析67-75
• 4.5.1 极限工况下电池包强度校核67-69
• 4.5.2 动力电池包自由模态分析69-71
• 4.5.3 动力电池包谐响应分析71-72
• 4.5.4 电池包定频振动分析72-75
• 4.6 本章小结75-77
• 第五章 总结与展望77-79
• 5.1 总结77
• 5.2 展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 附录83-85
• 攻读硕士期间参与科研项目与成果清单85

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本文编号：923717