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随着环境问题和能源短缺的日益加重,电动汽车的发展得到政府和社会的大力支持。电动汽车的核心部件是动力电池包,动力电池包在正常行驶工况下面临热学和力学物理场的作用,因此非常有必要对动力电池包的结构进行研究,保证能量系统处于合适的工作环境,对保证电动汽车安全性和可靠性具有重要意义。本文主要针对多物理场下动力电池包结构进行研究并提出优化设计,电池包结构从使用逻辑上来说可分为散热结构(即通常所述热管理系统)和机械结构,分别对应热学物理场和力学物理场,本文从这两个方面出发,具体如下:1.动力电池包散热结构研究:根据动力电池包内部的环境以及电池的温度特性,提出一种基于新型流道液冷板的散热结构。以多排布置的方形锂离子电池组为研究对象,借鉴Bernardi生热速率模型,运用Flotherm有限元分析软件建立液冷式锂离子电池组散热结构的CFD仿真模型,通过调节液冷板的结构参数与冷却液流速,对该散热结构的性能进行了研究。最后,以电池模组最高温度和最大温差为可靠性约束问题,以散热结构中液冷板的质量最小为优化目标,进行优化设计,液冷板的质量从1.828kg减小到0.832kg。研究结果表明,该散热结构具有足够的散热能力,同时其温度一致性表现优异,极限状态下最大温差可降至1.0℃;当冷却液流速一定,液冷板的流道间距最大26mm、矩形流道宽度7mm左右时,散热结构的散热性能最佳。2.动力电池包机械结构研究:根据实际动力电池包的机械结构,建立包含电池模组和电气部件质量点的电池包前处理模型。对电池包机械结构实际约束状态下的6阶模态进行有限元分析,对电池包机械结构在三种极限工况下的冲击载荷进行有限元分析,均满足使用要求;对电池包机械结构进行随机振动疲劳分析,结果显示下箱体和吊耳处均需要提高其强度。最后,以下箱体和吊耳的疲劳强度为可靠性约束问题,以其质量最小为优化目标,进行优化设计,质量由41.24kg减小到37.91kg。研究结果表明,极限工况下满足要求的机械结构也可能发生疲劳损伤,通过合理分配下箱体和吊耳的结构参数,可在保证疲劳寿命的同时减少整体质量。