電動汽車電池包的案例
淺淡電動汽車電池系統熱管理技術
來源：轉載自中國科學院工程熱物理研究所官網
根據國際能源署（IEA）的相關數據，2018年全球銷售了210多萬輛電動汽車和插電式混合動力汽車，其市場份額已上升到當年銷售車輛總額的2.4％ ，并且這一趨勢還將繼續上升，預計到2030年歐洲每銷售三輛汽車其中都將有一輛電動車。電池組作為電動汽車的主要儲能部件，直接影響到電動車的性能。本期將為您介紹電動汽車電池系統熱管理的有關知識。電動汽車電池系統熱管理背景 隨著制造業的快速發展，中國汽車工業面臨著產業轉型、降低排放、能源危機和低碳發展的挑戰，發展新能源汽車已經成為降低汽車工業石油依賴和排氣污染的唯一途徑，中國政府為了推進新能源汽車工業，發布了一系列發展規劃、財政補貼和稅務鼓勵計劃，促進新能源汽車行業的發展。電池組是電動汽車的主要儲能部件，由鋰電池組成，直接影響到電動車的性能。由于車輛上裝載電池的空間有限，正常運行所需的電池數目也較大，電池會以不同倍率放電，并以不同生熱速率產生大量熱量，再加上時間累積以及空間影響將會聚集大量熱量，從而導致電池組運行環境溫度情況復雜多變。
電池包內溫度上升嚴重影響電池組的電化學系統的運行、循環壽命、充電可接受性、電池包功率和能量、安全性和可靠性等。如果電動汽車電池組不能及時散熱，將導致電池組系統
的溫度過高或分布不均勻，其結果將降低電池充放電循環效率，影響電池的功率和能量發揮，嚴重時還將導致熱失控，影響系統安全性與可靠性；另外，由于發熱電池體的密集擺放，中間區域必然熱量聚集較多，邊緣區域較少則增加了電池包中各單元之間的溫度不均衡，這將造成各電池模塊、單體性能的不均衡，最終影響電池性能的一致性及電池荷電狀態（SOC）估計的準確性，影響到電動汽車的系統控制。
展開 電動汽車電池包線束設計及制造探討|派歌銳
電動汽車以電能為能源，將所需的電能存儲在動力電池系統中。動力電池包是電動汽車的核心部件，為整車提供電能存儲，是新能源汽車的動力源泉。
汽車電池包線束是動力電池系統電路的網絡主題，主要分為動力系統高壓線束和動力系統低壓線束。
一般的電池包低壓線束承載著模組通信、模組采樣和電池管理等功能。電池包低壓線束一般分為模組通信線束、模組采樣線束、BMS線束等。這里結合實際工作中的經歷和遇到的困擾，主要分析和探討SUV純電動汽車電池包低壓線束設計及制造。
根據電池包位置的不同選擇不同類型的汽車線束，汽車線束符合汽車規范，確保在復雜車用環境保持可靠。
由于汽車低壓線束負責采集電壓、溫度信號及傳遞模組信息，傳輸電流很小，所以連接器選型一般遵循與模組最小的接口，連接器小型化。
由于電池包所處的環境，汽車線束阻燃等級要求達到UL94-V0級別。
汽車線束尤其是連接器要滿足線束生產制造和電池包線束裝配時所產生的外來拉力。
派歌銳電池包線束的特點：
可靠性：承受更高的電流和電壓。
耐久性：承受更多的彎曲和振動。
安全性：防止電擊和火災等危險。
環保性：使用ROHS環保材料。
展開 某純電動汽車電池包安裝點結構設計
1引言
目前國內純電動汽車平臺開發的汽車較少，絕大部分純電動汽車是在傳統燃油車基礎上電動化后開發的新能源汽車。因此探討適合傳動汽車電動化動力電池安裝點的結構設計方法非常重要。本文提出了 一種新型動力電池包安裝點結構設計方法，并對安裝點進行仿真結構驗證分析。
2純電動汽車電池包安裝點結構設計
2.1電池包安裝點簡化模型構建
傳統燃油車基礎電動化開發的新能源汽車， 電池包安裝點模型和受力承力架構如圖l所示。電池包安裝點采用安裝梁結構，前后貫通且前端與前艙縱梁連接形成有效、連貫的封閉的梁結構。
傳統燃油車電動化過程，電池包通常布置在乘員艙地板下部，其布置位置與側圍門檻關系如圖 2所示，門檻梁內板為1.4mm單層鋼板，結構較弱且距離電池包安裝點約有90mm距離，若承擔400Kg電池包重量，在各種工況下的受力，勢必嚴重破壞。根據電池包簡化模型構建思路，設計電池包安裝梁結構，如圖2所示。
2.2電池包安裝梁（點）結構工程設計
純電動車的動力電池巧妙的布置在車身 底板下部 ，電池包厚度高達168（前底板）1286mm（后座），電池包布置在現有車身下部，影響車輛通過性，總布置綜合評估，車身底板局部配合地方向Z正方向偏移50mm,車身安裝梁結構能確保電池包系統的防護安全。根據電池包重量分布，合理的布置10個電池包安裝點，在電池包的安裝點根據圖2所示斷面設計，進行安裝梁的工程設計如圖3所示。
電池包安裝點工程數據按照工藝焊接級次， 左右兩側各由6個級次總成和8個單件零部件構成。工程數據提交CAE分析驗證安裝點強度，對垂直(Z3.5g)、剎車(Xlg,Z-lg)、轉向(Ylg,Z-lg)、剎車＋轉向(XO.7g,YO.7g,Z-lg)四個工況進行分析，如圖4所示。
各種工況條件進行 CAE仿真分析得到如 下分析結果。
展開 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。
動力電池熱管理：如何守護電動汽車心臟的冷暖
電動汽車自燃的新聞，很大一部分原因就是動力電池溫度過熱，燒起來了。在工程上，一般認為動力電池的工作溫度最好在40℃以內。那么如何保持這個溫度呢？
汽車電機的工作需要三四百伏的高電壓，動力電池是由很多鋰離子電芯，通過串聯和并聯的方式來提高電壓和容量。比如用100個3.7伏的鋰電池電芯串聯，就能得到370伏的電池。不同品牌不同類型的電動汽車，電池組成方式可能不一樣，有的電芯是片狀的，有的是圓柱形的。
例如下圖的電池就是由很多個圓柱電池組成的，組裝后成為一個電池包整體裝到車上。串聯加并聯，一輛車的電池包可能包含上千個電芯，很壯觀。
這些電芯放電工作時都是發熱源，如果控制不好就會導致電池包溫度過高，燃燒起來。所以及時將這些熱量散出去，就極其重要。
散熱方式有的是通過風冷，用風扇對著電池包吹，優點是散熱結構相對簡單，缺點是從前往后的散熱效果會越來越差。
空氣剛進入電池包時，溫度比較低，散熱效果好。但是空氣邊流動邊吸熱，溫度慢慢就升高了，流到后面已經是熱空氣了，散熱效果肯定會下降。
另一種方式是通過液冷散熱，費用比風冷高，但液體的熱容和換熱能力比空氣厲害多了。用了液冷，有的要在風扇的基礎上再加個泵，抽著冷卻液循環轉起來。有的可能還會加壓縮機和換熱器，例如家用空調。不同品牌和類型的電動汽車，電池包散熱結構可能都會有些不同，有自己的設計和巧思在里邊。
本案例仿真模擬的電池包，它的散熱方式是：這8個塊是電池，底部板是導熱板，左邊的長方形是散熱翅片簡化后的多孔介質。電池上面和側面部分都是絕熱的，下面與導熱板相連，熱量先傳給導熱板，然后導熱板再傳給前面的翅片。在電池和翅片中間有風扇，對著翅片向左吹，就將熱量散了出去。
展開 新能源汽車動力電池熱管理技術剖析
該成果解決了電動汽車行業存在的高能量密度電池成組單體之間難以保持均溫性的技術難題，其技術指標優于特斯拉（電池單體間的溫差≤±2℃），且成本優勢巨大，處于電動汽車行業內領先水平。
電動汽車電池包微槽群熱管理系統
電動汽車電池系統熱管理技術發展方向
從國家對電動汽車扶持方向來看，電動汽車電池包熱管理系統必然朝著輕量化，高比能和高均溫性方面發展?？萍疾俊笆濉币巹澲幸蔡岢鲩_展基于整車一體化的電池系統的機-電-熱設計，開發先進可靠的電池管理系統和緊湊、高效的熱管理系統，到2020年，應使單體電池之間的最大溫差≤2℃，電池系統的比能量≥210Wh/kg。
另一方面，十三五末，我國電動汽車保有量將達500萬輛，隨之產生大量廢舊動力電池，這為動力電池的拆解回收帶來大量工作。因此，在設計電動汽車電池包熱管理系統時，就應當考慮到電池包易拆解，無附加污染，實現電池包熱管理系統的綠色設計。
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展開 純電動汽車電池包密封結構研究
引言
電池包是電動汽車的唯一動力能量來源，作為電動汽車的三大核心件之一，其電氣安全性能至關重要；因此電池包的設計要求具有電氣設備外殼的IP67防水防塵護等級要求，因此其密封設計格外重要。
對于自然風冷散熱的電池包，電池箱必須是完全密封的，在箱體或者箱蓋上設有透氣不透水平衡閥，起到平衡內外壓力、防爆的作用；
對于靠強制風冷的電池包，除了通風孔處，其余位置不允許發生泄露；電池箱的上下蓋必須加密封圈、電氣件接插口和進出口風道的位置必須加密封墊。
1 封圈的種類及特點
目前市面上的電池包中，主要有三大類密封圈。分別是橡膠類密封圈（材質主要為EPDM、SBR）、膠黏劑類（材質主要為有機硅體系）、泡棉膠帶類（材質主要為發泡硅橡膠、聚氨酯等）。
各類密封圈的特點如表1所示。
在選取密封圈的材料時，主要考慮以下因素：密度、吸水率、壓縮應力松弛、壓縮永久變形、撕裂強度、抗拉強度和阻燃率等。對于發泡硅膠類材料，還要考慮泡孔的結構（閉孔、開孔、通孔、混合孔）。例如：開孔結構容易進水，不適合做密封；混合孔結構可以用于防水密封、但不能滿足防潮密封；閉孔結構可以達到良好的防塵防水防潮濕等要求。膠黏劑等材料還需要考慮固化的時間等。
閉孔發泡硅膠的防塵防水防潮濕應用，參考文章《閉孔發泡硅膠在電池殼體防潮密封中的應用》。
2 密封結構的設計
電池包的密封設計要結合箱體一起設計。電池箱上殼或者下殼一般有薄板拼接件，最好采用點焊焊接；焊接前搭接處涂覆30mm的點焊膠；另個件對焊拼接時，可以采用銅焊，然后打磨平整；如果焊接后存在由于焊接熱應力造成的變形，存在的縫隙可以通過涂覆流動性強的密封膠來實現密封。
展開 電動汽車電池包熱仿真Step by Step教程
作者：王永康
來源： 仿真秀 （ID:fangzhenxiu2018）
導讀
本案例主要是對某電動包Pack進行整包的熱仿真計算。詳細講解了電池包CAD模型的修復處理、CAD模型導入Icepak、Icepak熱模型的修復、Icepak熱模型的網格劃分過程及修復、求解計算的設置、直到最終后處理顯示，并提出熱流優化的方向。通過Step by step進行講解，用戶可學習到：
① SCDM修復此類電池包的技巧及規則
② SCDM如何將CAD模型導入Icepak
③ Icepak熱模型的網格劃分技巧
④ 熱模型求解計算的設置
⑤ Icepak后處理結果顯示
⑥ 要求SCDM版本為18.1以上
一、問題描述
對電動汽車而言，電池Pack的熱控（降溫、加熱）非常關鍵。本算例的電池包模型主要包括Pack外殼、多個電池模塊、電池模塊固定架、出風口及三個軸流風機；對于此類機箱熱模擬而言，需要輸入風機本身的P-Q曲線，設置電池包各個部件的材料屬性（尤其是導熱率）和熱耗；在計算強迫風冷的同時，考慮電池包外部空氣區域與外殼的自然對流及輻射換熱計算。
展開 某型電動汽車電池包結構安全性研究
來源：上海理工大學
0.引言
目前，針對電池箱體結構性能方面的研究主要是集中在靜態分析、動態分析等方面。電池箱的靜態分析的目的在于分析電池箱的承載能力、抗變形能力，找到設計不足之處，從而優化電池箱的薄弱位置，保障動力電池安全。動態分析主要是指模態分析、定頻振動分析、隨機振動分析等，用來分析電池箱在路面不平度激勵下，電池箱容易振動的薄弱位置，對電池箱進行抗振優化設計，提高其抗振性能。本文基于某汽車主機廠的純電動汽車電池結構項目，首先通過HyperMesh建立了電池包的有限元模型，進行了靜力學分析，結果表明在3種典型工況下，最大應力均小于屈服強度，滿足安全系數，結構未發生失效；然后，基于OptiStruct進行了電池包模態分析和隨機振動分析，確認了結構失效的最危險位置；最后進行了掃頻試驗、隨機振動試驗。試驗結果表明，該動力電池包滿足在通過不平路面引起的隨機振動下的安全性能要求。對比了掃頻試驗得到的實際模態與仿真計算得到的模態，驗證了仿真結果的可靠性。
1.電池包有限元分析模型的建立
電池包由上蓋、下箱體、模組、銅排、BDU、BMU、接插件、防爆閥、冷卻系統等部分構成。某汽車主機廠的純電動汽車電池結構的三維結構圖如圖1所示，其長×寬×高分別為1473.6mm×1190mm×146mm。電池包具體參數如表1所示。上箱體材料為SMC復合材料，密度為1.7e-9kg/m3，楊氏模量為1.0e+4MPa，泊松比為0.3。下箱體材料為Al6061-T6,密度為2.7e-9kg/m3，楊氏模量為7.0e+4MPa，泊松比為0.33。 在保證計算精度前提下，對電池包進行簡化，以HyperMesh軟件建立電池包有限元模型，以質量點的形式模擬電池、模型質量的檢查，為動力電池包的箱體和電池模組單元賦予材料屬性、約束及載荷施加以及工況的定義等。
展開 守護電動“心臟”！仿真APP在汽車電池包隨機振動分析中的應用
汽車電動化、智能化、綠色化發展已成為全球各國應對氣候變化、實現低碳發展的共同選擇。在此背景下，新能源汽車持續高速發展。電池包作為新能源汽車的“心臟”，是其主要動力來源，直接影響車輛的續航里程與行駛安全。電池包結構的安全可靠性對新能源汽車至關重要，同時也是衡量新能源汽車產品競爭力的重要指標之一。
圖1 新能源汽車電池包結構示意圖
汽車在路面行駛時，會遭遇到較為復雜的路面工況，比如顛簸路、補丁路、坑洼路等，這些路面不平度所產生的激勵通過車身傳遞給電池包。為了確保結構不受破壞，電池包必須具備足夠的強度來承受路面的隨機載荷。
通常獲取電池包結構振動特性的途徑包括數值仿真與試驗方法。試驗方法可依據《GB38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求》進行測試，該國標對于不同類型車輛及振動測試條件等均有明確說明。但試驗方法需要物理樣機，測試過程較長、成本較高。鑒于電池包內部結構復雜，且設計變更頻率較高，因此借助數值仿真的手段可大幅提升產品優化迭代的效率，縮短研發周期，降低測試成本。
電池包隨機振動仿真可用于評估電池包在振動條件是否滿足結構性能要求。這種分析方法有效確保了電池包在汽車正常行駛過程中不產生振動破壞。通過隨機振動仿真，可以識別結構振動風險以及潛在的結構失效位置，進而采取相應的措施來改善設計或加強結構，提高電池包的可靠性和安全性。
展開 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
根據當前我國對于均衡裝置的電流評定標準來看，組合電池的電流應當是動力電池的0.05倍或者0.1倍，在此區間內是比較合適的。
3.2均衡結果
組合電池的內部差異會影響電動汽車的運行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進行連接，改善電池的性能，增長電池的使用周期。例如對28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進行電源輸出，經過測量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內的所有組合電池進行對比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數為50mA，說明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進行均衡處理，就會導致電池差異性越發嚴重，使得動力電池的輸出功率大大降低。
4結語
本文就當前電動汽車動力電池的均衡中存在的問題進行闡述，并使用上述均衡方式進行實驗，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進行實驗，根據結果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測的標準。從另一方面說明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進行解決的過程中，由于組合電池的數目較大，導致動力電池的內部差異過大，此時應當將組合電池的規格、體積、質量進行統一，加設檢測節點，及時尋找出其中存在問題的組合電池，能夠在一定程度彌補均衡方式的不足之處。
下載地址：電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍
展開 
汽車專題第三期 |新能源汽車—電池篇（三）
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10.某型電動汽車電池包結構安全性研究
主要內容：電池包有限元分析模型的建立、電池包靜荷載分析、電池包隨機振動分析、電池包振動試驗驗證、結論...
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1825431
11.電動汽車電池測試參數四種流行的電動汽車電池振動測試標準
主要內容：SAE J2380、SAE J2464、IEC 62660-2、UN38.3...
點擊鏈接查看內容：https://jishulink.com/content/post/1825581
12.電動汽車電池測試參數
主要內容：為何電動汽車電池測試很重要、電動汽車測試參數、符合測試類型、結論...
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1825582
13.新能源汽車電池有哪幾種？
展開 干貨 | 動力電池包CAE分析案例
對于機械沖擊的要求，在電池包安全標準《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》中，只對z向提出了要求，具體是25g沖擊15s，3次，觀察2小時。
案例中自行設定的仿真參數為，制動減速度設置為g=9.8m/s^2，急轉彎時向心加速度取0.8g，z向動載荷系數取2.0。參數整體設置比較小。仿真過程中，網格在HyperMeshs中完成劃分，求解器使用Mac. Nastra。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 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?？梢哉f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 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
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