汽車動力電池包的案例
淺析汽車動力電池包的組成、成組技術及成組效率對比
摘要：本文在概述了汽車動力電池包組成的基礎上，重點探討了動力電池成組對電芯高能量密度、輕量化、結構設、安全、熱管理、電氣、標準化設計要求的要點，并對動力電池成組效率進行比較。
關鍵詞：組成 要求 效率
1 汽車動力電池包的組成
在純電動汽車中，動力電池包作為汽車唯一的動力來源，動力電池包電能的高低決定了電動汽車的行駛里程。提高動力電池包電能的方法有兩種：采用高容量的電芯，使用更多的電芯。一般電芯容量越高，成本也越高。因此優化動力電池包的結構，盡量使用更多的電芯成為動力電池設計過程需要考慮的重要因素。
動力電池系統
1）動力電池模組
2）結構系統
結構系統主要由動力電池PACK上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成，可以看作是動力電池PACK的“骨骼”，起到支撐、抗機械沖擊、機械振動和環境保護（防水防塵）作用。
展開 淺析汽車動力電池包的組成、成組技術及成組效率對比
摘要：本文在概述了汽車動力電池包組成的基礎上，重點探討了動力電池成組對電芯高能量密度、輕量化、結構設、安全、熱管理、電氣、標準化設計要求的要點，并對動力電池成組效率進行比較。
1.汽車動力電池包的組成
在純電動汽車中，動力電池包作為汽車唯一的動力來源，動力電池包電能的高低決定了電動汽車的行駛里程。提高動力電池包電能的方法有兩種：采用高容量的電芯，使用更多的電芯。一般電芯容量越高，成本也越高。因此優化動力電池包的結構，盡量使用更多的電芯成為動力電池設計過程需要考慮的重要因素。
動力電池系統
1）動力電池模組
動力電池模組是動力電池包的“心臟”，負責儲存和釋放能量，為電動汽車提供動力。動力電池模組可以理解為動力電池單體經由串并聯方式組合成的多個PACK， PACK是單個組件，是包裝、封裝、裝配的意思，其工序分為加工、組裝、包裝三大部分。
動力電池模組通過結構設計，再加上動力電池管理系統和熱管理系統就可組成一個較完整的動力電池包。動力電池包通過工藝、結構固定在設計位置，協同發揮電能充放存儲的功能。可以說模組的基本作用就是連接、固定和安全防護。
動力電池單體即電芯按正極材料來分，主要包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鎳鈷錳酸鋰三元材料等。動力電池模組的結構必須對電芯起到支撐、固定和保護作用，可以概括成3個大項：機械強度，電性能，熱性能和故障處理能力。
動力電池模組按電芯的結構形狀可分為：圓柱電芯和方形電芯以及軟包這三種，其各自的優缺點也十分明顯。在一定程度上，電芯的性能決定了動力電池模組的性能進而影響整個動力電池包的性能。因此在進行動力電池包設計時一定要根據整車的設計要求去選擇電芯的材料及形狀。
展開 鋁合金動力電池包底板沖壓工藝優化
汽車技術正向著低碳化、信息化、智能化的方向發展，大力發展新能源汽車技術已成為保障國家能源戰略安全，減輕環保壓力的重要手段。中國汽車工程學會研究編制的《節能與新能源汽車技術路線圖》將純電動汽車及動力電池技術列為了重要發展方向，動力電池發展的同時也帶動了電池包制造技術的發展。
電池包是核心能量源，為整車提供驅動電能，電池包殼體作為電池模塊的承載體，對電池模塊的安全工作和防護起著關鍵作用，需滿足強度、剛度、安全防護等各項要求。除此之外，節能環保和輕量化的發展對電池包殼體材料也提出了更多的要求，鋁合金材料具有易成形、高溫耐腐蝕、輕量化、優秀的抗老化性能等綜合性能優勢，非常適合用于輕量化電池包殼體的制造。鋁合金電池包殼體一般由型材、板材或沖壓件連接而成，本文零件即為電池包殼體的鋁合金沖壓件。
產品描述
本文零件為某電池包殼體底板零件，如圖1所示。材料為鋁合金TL091， 材料實測力學性能參數如表1 所示 ， 名義料厚4mm， 零件尺寸為1930mm×1320mm ×12mm。電池包殼體底板采用沖壓制造工藝，之后與其他型材、沖壓件通過CMT焊接方式焊接，圖2 所示為CMT 焊接工作站。由于電池包要滿足防護等級IP67 的設計要求，所以對焊接質量要求很高，相比其他型材機加工制造而言，沖壓生產的底板單品尺寸公差達成具有一定的難度。
展開 新能源汽車動力電池包結構輕量化開發方法與實踐
本文來自華南理工大學 蘭鳳崇教授在“2018中國汽車輕量化論壇”上的報告，未經本人確認。特此說明。
來源：車訊前沿
電動汽車電池包箱體保溫性能研究與優化
4 結論
本文以純電動汽車的動力電池包箱體為研究對象，通過三維建模和有限元仿真的方法對鋼制與鋁制電池包箱體的保溫性能進行了對比研究，得出了鋁制電池包箱體由于其下箱體采用中空結構，所以其隔熱保溫性能優于鋼制電池包箱體。
電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍下載
1引言
電動汽車在運行過程要依靠大量電池進行動力支撐，為電動汽車提供動力組合電池被稱為動力電池，動力電池通常是將許多單獨電池進行組合，經過串聯手法形成的大型電源供應裝置，在日常生活中，最為常見的動力電池通常是由280個電壓在1.2V的單獨氫電池構成，其內部電量容積為336V。在使用動力電池的過程中，由于內部組合電池存在差異性，并且對外界反應程度不統一，因此在使用過程隨著使用時間的增加，會導致組合電池之間的差異性更加顯著，不能在進行高效的運轉，甚至還會對周圍電池造成損壞。在電量耗光后如果不對其中性能較差的電池進行更換或維修，就會導致該種電池繼續存在于動力電池中，嚴重危害整體電池的使用周期，還可能會在使用過程中內部溫度的升高作用下，產生大量的熱能使得電池爆炸，造成安全事故的發生。因此進行均衡方式對動力電池的差異進行應對就顯得十分重要。
2均衡方法
在動力電池中要探查組合電池的差異，首先要對電池進行荷電狀況的檢查，電池荷電狀況時電池功能差異的體現，也是進行均衡處理最為高效的途徑。但在對電池的荷電狀況進行檢測時，荷電狀況會隨著周圍環境的溫度、電池放電速率以及復合次數影響，所得出的數值與實際存在較大出入。并且要進行每一個動力電池的荷電狀況檢測，工作量較大，進行電池檢測、維修、更換的成本較高，缺乏實用性。針對上述情況，應當引入均衡技術進行動力電池檢測，能夠大幅度優化檢測流程。電池內部存在的均衡電壓能夠在一定程度上壓制電池的荷電狀況，使用分類均衡能夠有效提高進行電池均衡的效率，并且減少了成本投入。
2.1集中均衡方法
集中均衡就是將動力電池內部的所有電池的均衡電路設置在一個均衡裝置中，其均衡框架示意如下圖1所示。
展開 新能源汽車試驗T型槽平臺：電池包碰撞與電機耐久測試專用方案
在新能源汽車研發與質檢領域，電池包碰撞測試與電機耐久測試是評估核心部件安全性與可靠性的關鍵環節。新能源汽車試驗T型槽平臺作為測試的核心基準載
新能源汽車試驗T型槽平臺：電池包碰撞與電機耐久測試專用方案
在新能源汽車研發與質檢領域，電池包碰撞測試與電機耐久測試是評估核心部件安全性與可靠性的關鍵環節。新能源汽車試驗T型槽平臺作為測試的核心基準載體，其結構設計與性能參數直接決定測試數據的性與測試過程的安全性。本文結合新能源汽車試驗平臺、電池包測試專用T型槽、電機耐久試驗基準臺等高頻關鍵詞，針對性解析適配電池包碰撞與電機耐久測試的專用方案，為新能源汽車核心部件測試提供實操支撐。
一、專用平臺核心性能要求：適配新能源測試嚴苛場景
新能源汽車電池包碰撞測試需承受瞬時強沖擊載荷（可達10-20g），電機耐久測試需長期耐受高頻振動（頻率50-2000Hz），因此專用T型槽平臺需滿足三大核心性能：一是剛性，確保沖擊與長期振動下無塑性變形；二是定點，保障測試件安裝同軸度與位置精度；三是安全防護，適配高壓、高沖擊的測試環境。平臺精度等級優先選用00級（平面度≤0.02mm/m），槽寬公差控制在H6級，為測試提供穩定基準。
二、電池包碰撞測試專用方案：強沖擊下的穩定支撐
1.材質與結構優化：選用QT600強度球墨鑄鐵，經高溫時效+振動時效+自然時效三重處理，殘余應力去除率≥99%，搭配“箱型封閉框架+加密加強筋”結構，筋板厚度≥35mm，臺面厚度≥150mm，可承受20g瞬時沖擊載荷，臺面撓度≤0.01mm/m。
2.定點與固定設計：采用寬幅T型槽（槽寬36-45mm），間距100-150mm，搭配12.9級強度防松螺栓與專用防滑夾具，確保電池包測試件牢固固定，碰撞過程中無移位；臺面對稱分布定點銷孔，定點精度≤±0.01mm，保障每次測試安裝位置一致性。
展開 汽車究竟要跑多久，蓄電池才能充滿GBT 31485-2015 電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法
汽車蓄電池作為汽車上非常重要的一個配件，是通過發動機來充電的。
今天就來給大家講講關于蓄電池的一些知識。
汽車要跑多久，才能給蓄電池充滿電呢？
當我們關掉車上所有用電設備時，排量在兩升以下的車，汽車大概跑5到10分鐘就能給蓄電池充滿電。
當汽車當汽車停放時間過長，處于虧電狀態時，需要充電20小時左右才能為蓄電池充滿電。
一般汽車蓄電池的壽命在三到四年左右，當汽車比平時更難啟動或者是蓄電池出現鼓包時，說明蓄電池即將報廢，我們需要更換新的蓄電池了。
我們平時究竟該如何保養蓄電池，才能延長蓄電池的使用壽命呢？
首先不要長時間停放。即使沒時間開汽車，也要定期啟動一下汽車發動機，為蓄電池充一下電。
其次大家在停車熄火前一定要先關大燈和空調。
汽車蓄電池作為汽車上面的核心部件起著非常重要的作用，大家平時一定要好好保養汽車蓄電池。
下載地址：GBT 31485-2015 電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法
展開 電池包減重提升動力電池能量密度 碳纖維復合材料可“止痛”
2019新能源汽車補貼政策靴子終于落地。
3月26日，國家進一步明確了對新能源汽車補貼的退坡政策。根據計劃，財政補助到2020年將持續減少，電池能量密度在每千克160瓦時（Wh/kg）或以上的新能源汽車，可享受新補貼政策的最高補貼。
但是，工信部2019年第2批推薦目錄中，純電動乘用車83款，其中電池系統能量密度達到160Wh/Kg的只有13款。鳳凰環氧樹脂127https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/48285.html
而按照我國政府規劃，到2020年動力電池單體能量密度大于300Wh/Kg，系統能量密度可到260Wh/kg。
“提高電池包質量能量密度的需求十分迫切。”中科院電動汽車研發中心（天津）副主任、天津中科先進技術研究院材料事業部部長曹曉燕博士在由尋材問料?主辦的“2019?第五屆碳纖維及其復合材料產業大會”上表示。
中科院電動汽車研發中心（天津）副主任、天津中科先進技術研究院材料事業部部長曹曉燕博士
提高輕量化水平可間接提高動力電池能量密度。曹曉燕博士認為，出于安全性考慮，提高電池系統能量密度的工作重心已經由提高電芯能量密度轉為整個系統減重。
數據可能體現會更直觀。曹曉燕博士指出，電池包在整個電動汽車重量的占比達到29%，因此電池包的減重對電動汽車減重貢獻巨大，需要加大電池包輕量化技術研究力度。
另外，電動汽車安全性問題也是普遍關注的敏感問題，電池包作為純電動汽車的核心部件，電池包的安全性直接影響到整車的安全性。
“電池包輕質材料的發展，經歷了從鋼到鋁合金、工程塑料，再到碳纖維及其復合材料的歷程。”曹曉燕博士表示，碳纖維復合材料具有密度低、比強度高、比剛度高、耐腐蝕抗老化性好等優點，是開發電池包箱體、解決行業痛點的關鍵材料之一。
展開 干貨 | 動力電池包CAE分析案例
仿真結果如下：
顛簸路面同時緊急制動
顛簸路面同時急轉彎
3.4 動態分析
動態分析按照定頻分析和掃頻分析兩步進行，電池模組與電池包殼體的固定連接設置成接觸約束，使用HyperMesh進行網格劃分，并使用其中的求解器Abaqus進行約束加載和計算，最后再用HyperMesh查看結果。
定頻分析，將工況33Hz設置成振動頻率，加速度70m/s^2，根據這兩個初級輸入，計算定頻振動的振幅。使用這個定頻振動，計算上下，前后，左右三個方向的定頻分析。表格中數據單位為Mpa。設計選用材料的屈服極限為170.1Mpa。
掃頻分析，掃頻范圍17-200Hz，頻率變化按照線性規律。掃頻過程，就是尋找200Hz以下的系統共振頻率。結果，方形電池包找到了2個共振頻率：99.2Hz和177.2Hz都是在模態分析的3階頻率以上的高階頻率，兩個結果并無矛盾。
參考文獻
1 陶銀鵬，CAE技術在電動汽車電池包設計中的應用;
2 谷理想，電動汽車電池包疲勞壽命預測關鍵技術研究;
3 蘇陽，電動車電池包振動疲勞分析;
4 GB/T 31467.3-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分 安全性要求與測試方法.
展開 BYD e5動力電池包介紹
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動力電池包輕量化設計技術
摘要：
在整車電量一定的情況下，電動汽車的續航里程一直是用戶重點關注的參數之一，而電動汽車用電池包作為三電系統中的核心部件，其輕量化的設計直接影響整車的續航里程。實現動力電池包輕量化設計主要有兩種途徑：提高單體電芯的能量密度，優化電池包結構設計，本文主要是針對第二種方式進行闡述輕量化設計的相關技術研究。
新能源汽車對輕量化設計更加敏感，直接影響到終端用戶的體驗度和滿意度。電動汽車電池包的輕量化研究是新能源汽車輕量化的主要研究內容之一，實現動力電池包的輕量化主要有兩種途徑：一是提高單體電芯質量能量密度，二是優化電池包結構設計和新材料的選型。
1 動力電池包輕量化設計思路
動力電池包的主要組成部分就是電池及相關結構輔件，目前單體電芯大多數為鋰離子電池，其主要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜、銅箔等組成，動力電池包對電芯進行相關的串并聯組合方式實現不同的電壓和能量，過重的電池包對整車續航能力影響極大。
展開 讀者投稿｜純電動汽車動力電池管理系統五部曲之二：單體電池建模研究
第一篇 動力電池試驗研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動汽車的主要能量來源為動力電池系統，其性能直接影響整車的經濟性、動力性和可靠性。電動汽車與傳統燃油汽車最大的區別是用動力電池作為動力驅動，而作為銜接電池組、整車系統和電機的重要紐帶，電池管理系統(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監控電池組及各電池單芯的運行狀態，有效預防電池組自燃，實現突發事件預警，為保障安全贏得時間。
筆者在梳理電池管理系統開發過程中的關鍵技術，為動力電池管理系統設計，測試生產提供理論基礎。計劃分為5個篇章來整理電池管理系統的開發中關鍵技術，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數。
圖1 電池管理系統開發過程中的關鍵技術
單體電池模型用以模擬電池動力學特性動態電池模型，是設計高效可靠的電池管理系統（Battery Management System）的基礎。鑒于等效電路模型簡單的結構，良好的動態響應特性，以及狀態空間方程易于求取的優點，因此非常廣泛的應用于純電動汽車電池管理系統的研究領域中。
不同單體電池模型對比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識參數進行配比，同時利用辨識工具完成參數識別，分析電池端電壓在不同工況下的動態響應，并逐步改進電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態估計（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎。
展開 電動車動力電池包的隨機振動疲勞仿真分析案例
車載動力電池包在電動汽車行駛過程中承受著振動載荷的持續作用，因此振動試驗是電池包可靠性試驗中的重要部分。動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發生失效的情況下，尤其是當一些關鍵部件或結構失效（例如出現松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關部件的加速損壞，導致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發電池性能衰減，管理系統失效、電能中斷或起火爆炸等情況的發生。因此動力電池包的振動試驗也與安全性緊密相關，一直是動力電池測試評價領域關注的重點。本文利用通用疲勞壽命分析軟件Alphatigue進行電池包的隨機振動疲勞分析。
1.有限元仿真模型
頻率響應分析采用MSC.Nastran求解，分析模型的殼單元采用CQUAD4和CTRIA3單元模擬，各部件之間通過RBE2進行連接，模型總計18473個單元和18622個節點，如圖1所示。
圖1 車載動力電池包的有限元模型
2.電池包隨機振動疲勞分析流程的模塊卡片組搭建
選擇Alphatigue圖形界面的方式快速搭建隨機振動疲勞分析流程，如圖2所示。一個完整的隨機振動疲勞分析流程共分為模型輸入與工況選擇、功率譜密度文件輸入和SN求解器三部分。
圖2針對電池包隨機振動疲勞分析流程的模塊卡片組
3.工況選擇
電池包有限元分析模型共包含PSHELL_1和PSHELL_2兩個Section，如圖3所示。加載位置為電池包與車體連接點位置。
展開 學習筆記|動力電池包CAE分析案例
模態：固有頻率、質量、剛度、阻尼、和模態振型作為參數，共同描述一個單自由度系統的動力學特性狀態，叫做系統的模態。
固有頻率：物體自由震動時的頻率，與初始條件無關，只與系統的質量、形狀、材質的剛度、楊氏模量有關。一個單一自由度的系統，只具有一個固有頻率。
模態分析：現實中的系統，都是多個單一自由度系統耦合的結果，表現為一個系統具有多個不同階次的固有頻率，或者叫共振頻率。模態分析，就是解耦這個多自由度系統成為多個相互獨立的單自由度系統，并確認每個單自由度系統的模態參數。模態分析是一種參數識別技術。
模態分析通常比較關注接近載荷頻率附近的模態頻率，并且高階模態能量占比比較低，因此，關注的階次到7級就可以滿足一般應用的要求。
什么是靜態分析？
載荷與系統相對靜止的內應力分析過程，構建在載荷的作用下充分變形，達到穩定狀態。
什么是動態分析？
分析系統在載荷不同作用狀態下的不同狀態參數，關注的是系統的動力學特性。載荷是時間的函數。
什么是疲勞分析？
寬泛的疲勞，指結構在周期性應力的作用下，經歷一段時間以后，沒有明顯傷痕的情況下，突然發生失效的現象。這里的應力可以是動態應力，也可以是熱應力。
疲勞相關的幾種分類
按激勵類型的不同，振動疲勞分為拉壓振動疲勞、扭轉振動疲勞和彎曲振動疲勞。若激勵頻率與結構共振頻率重合或接近使結構產生共振而導致疲勞稱為共振疲勞；反之，稱為非共振疲勞。按照激勵頻率與結構基頻的比值大小，振動疲勞分為高頻振動疲勞和低頻振動疲勞。
疲勞分析有三個主流軟件，Ncode，fatigue和fesafe。
3電池包的CAE分析案例（模態，靜態，動態）
作者陶銀鵬在他的文章《CAE技術在電動汽車電池包設計中的應用》中，講述了動力電池包需要的CAE分析項目。
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