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纯电动汽车电池包结构设计及特性研究

刘元强  
【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。


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