發(fā)布時間：2022-11-08 22:01

　　新能源汽車動力電池的安全性一直是人們關(guān)注的焦點。在鋰離子電池的充放電過程中,由于自身反應(yīng)會導(dǎo)致電池發(fā)生膨脹和收縮,現(xiàn)有電池包模組結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的安全隱患。因此,設(shè)計一款能適應(yīng)電芯膨脹的電池包模組,對其安全性是至關(guān)重要的。本文的研究工作主要從以下幾個方面展開:提出了一種具有防呆、隔熱、電芯防爆等功能的新型電池包模組結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案;對模組中端板、側(cè)板、隔熱墊、電連接件等關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計。重點研究了端側(cè)板連接處的結(jié)構(gòu),解決了因電芯膨脹導(dǎo)致的端側(cè)板連接處開裂現(xiàn)象。通過實驗,構(gòu)建了電芯充放電循環(huán)次數(shù)與壓力的關(guān)系模型,進(jìn)而建立了有限元模型來模擬膨脹力變化規(guī)律。通過數(shù)值模擬,在分析了三種模組隔熱墊排布所受膨脹力大小和電芯溫度云圖的基礎(chǔ)上,擬定了電池包模組隔熱墊的最優(yōu)布置方案。建立了基于HyperMesh的電池包模組結(jié)構(gòu)的有限元模型,依據(jù)GBT31467國標(biāo)對電池包模組的安全性要求,對模組施加25g、15ms的半正弦沖擊波形和隨機振動荷載。結(jié)果表明:側(cè)板下包邊處的單元（最危險的地方）最大應(yīng)力為91.03 Mpa,小于許用值。因此,電池包模組的結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),采用了半徑75mm的... 

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 新能源汽車
        1.1.2 動力電池
    1.2 幾種不同電芯的模組
        1.2.1 18650電芯模組
        1.2.2 方形電芯模組
        1.2.3 軟包裝電芯模組
    1.3 動力電池模組結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 鋰離子電池在事故中的濫用
        1.4.1 撞擊與擠壓
        1.4.2 穿釘
    1.5 問題提出及研究意義
    1.6 課題研究技術(shù)路線
    1.7 本章小結(jié)
第二章 電池包模組箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 傳統(tǒng)模組箱體受力分析
    2.2 模組端板結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.1 材料選用
        2.2.2 包邊焊結(jié)構(gòu)
        2.2.3 防呆設(shè)計
    2.3 模組側(cè)板結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.1 包邊結(jié)構(gòu)
        2.3.2 熱壓膜
    2.4 緩沖墊(隔熱墊)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.5 電芯單體設(shè)計
        2.5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.5.2 電池防“鼓包”設(shè)計
    2.6 電連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.6.1 電連接件技術(shù)簡介
        2.6.2 電連接件性能要求
        2.6.3 絕緣耐壓要求
        2.6.4 絕緣耐壓測試
    2.7 模組裝配過程
    2.8 尺寸鏈校核
        2.8.1 模組寬度尺寸鏈校核
        2.8.2 模組長度尺寸鏈校核
    2.9 本章小結(jié)
第三章 模組膨脹力分析
    3.1 電芯材料體系
    3.2 三元鋰離子電芯的膨脹原理
    3.3 模組方案設(shè)計
        3.3.1 電芯變形約束力計算
        3.3.2 1P6S模組約束力計算
        3.3.3 電芯膨脹實測數(shù)據(jù)
    3.4 模組結(jié)構(gòu)膨脹力力學(xué)仿真
        3.4.1 仿真軟件簡介
        3.4.2 模組膨脹力仿真結(jié)果
        3.4.3 模組排布方案優(yōu)化
        3.4.4 膨脹力結(jié)果分析
    3.5 模組結(jié)構(gòu)熱特性仿真
        3.5.1 熱仿真的意義
        3.5.2 鋰電池導(dǎo)熱機理
        3.5.3 不同溫度的熱仿真分析
        3.5.4 結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 模組沖擊與振動有限元分析
    4.1 機械沖擊有限元分析
        4.1.1 結(jié)構(gòu)損傷評估準(zhǔn)則
        4.1.2 仿真軟件介紹
        4.1.3 計算工況分析
        4.1.4 材料機械性能
    4.2 機械沖擊結(jié)果分析
    4.3 模組隨機振動有限元分析
        4.3.1 疲勞分析的理論和方法
        4.3.2 模組有限元模型分析
    4.4 振動疲勞仿真分析
        4.4.1 模態(tài)分析
        4.4.2 隨機振動分析
        4.4.3 疲勞分析
    4.5 隨機振動結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 模組試驗驗證
    5.1 試驗準(zhǔn)備
    5.2 通用測試
    5.3 安全性測試
        5.3.1 振動
        5.3.2 機械沖擊
        5.3.3 擠壓
    5.4 試驗結(jié)果
        5.4.1 振動沖擊試驗結(jié)果
        5.4.2 擠壓試驗結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
重要研究成果
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]基于ANSYS/LS-DYNA的瓦楞紙箱跌落仿真研究[D]. 張璐.陜西科技大學(xué) 2014
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[5]純電動汽車蓄電池充電系統(tǒng)的研究[D]. 芮秀鳳.安徽理工大學(xué) 2012
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[7]基于ANSYS/FE-SAFE的強夯機臂架疲勞壽命分析[D]. 楊慶樂.大連理工大學(xué) 2009
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本文編號：3704633