动力电池PACK智能制造复合型人才定向培养研究

分析了新能源汽车核心能量源——动力电池PACK制造的现状,根据当前动力电池PACK智能制造人才培养的现状,对动力电池PACK智能制造复合型人才定向培养路径进行了研究,为其他跨专业领域的复合型人才培养提供启示。

New Composite Equalization Strategy for Lithium Battery Packs

In order to improve the working efficiency of the power battery pack and prolong the service life, there is a problem of inconsistency among the individual cells. Based on the centralized equalization structure of the multi-output winding transformer, a three-stage hybrid equalization control strategy is designed for equalization. The equalization scheme realizes that the high voltage single battery transfers the energy to the low voltage battery cell during the charging of the battery pack, improving not only charging efficiency and energy use loss, but also the high voltage battery transferring the power to the low voltage battery cell when the pressure difference is greater than 10 mv during the discharge. Between 5 mv and 10 mv, it performs passive equalization, reducing the output fluctuation of the power battery pack and achieving the balance purpose. During the standing time, the maximum active balancing operation within the battery pack is performed in order to achieve intra-group optimum consistency. It is proved by experiments that the equalization control method can realize the quick and effective equalization in the battery pack, and the energy balance of each single battery.

动力电池模组和PACK装配线的工艺技术应用研究

随着电动自行车共享换电的市场占有率越来越大,各大新能源电池生产企业纷纷建设了动力电池模组线和PACK装配线。为了提高共享换电的动力电池模组和PACK装配组装的工艺水平和生产效率,笔者以某新能源电池包模组和PACK装配线项目为例,介绍了模组和装配线的结构组成,阐述了模组和装配线工艺技术的应用,并对各模块应用做了简要的概述,为相似项目的解决方案提供了参考和依据。

基于自适应LTTB与DTW-DBA-Means的动力电池组不一致性评估方法

针对电动汽车动力电池组不一致性难以通过外部参数有效评估问题,在对电池组电压数据进行分析时,引入轮廓系数作为不一致性评价指标,并融合自适应降采样(LTTB)与时序聚类(DTW-DBA-Means)算法,提出一种新的动力电池组不一致性评估方法。自适应LTTB能够根据电池组电压序列特点自适应分配压缩区间采样点数目并调整压缩比,可提高DTW-DBA-Means运算效率的同时保证聚类效果。通过运行9个月的实车数据进行实验验证,结果表明,自适应LTTB降采样效果优于动态LTTB与LTTB,且DTW-DBA-Means时序聚类效果优于k-Shape,所提方法在保证评估准确性同时可节省约96.7%的运算时间。

方形动力电池组多风道热管理研究

针对传统风冷式电池热管理系统的散热能力不足、电池组整体均温性较差的问题,提出了一种分层多风道风冷式冷却方法,采用挡风板将单风道系统分割为多风道系统,建立了多风道动力电池热管理系统。通过实验方法测量了钴酸锂电池的放电温升以及电阻与放电深度的关系,并针对多风道电池热管理模型进行了数值计算研究。结果表明,三风道U型热管理系统的散热效果优于其他热管理系统。当冷却空气流速为0.5 m/s时,三风道U型电池热管理系统的最高温度降低8.4 K,最大温差减小12.4 K,电池组均温性提高。当冷却空气流速为5 m/s时,三风道U型电池热管理系统的最高温度及温差均可以降低5.3 K。使电池组的最高温度和最大温差保持在合理范围内。

橡胶黏弹性对电池包密封件密封性能的影响

动力电池包橡胶密封件密封性是关系到新能源汽车动力系统安全的关键因素之一。橡胶材料是一种典型的黏弹性材料,决定了橡胶密封件在使用过程中会发生应力松弛,进而有可能会导致密封失效。基于橡胶材料单轴压缩以及应力松弛实验,与ABAQUS数值模拟相结合,确定橡胶材料超弹-黏弹本构模型及相关参数,对电池包密封件进行有限元分析。分析结果表明,接触压力和Von-Mises应力随着时间增加出现明显的下降;橡胶材料的黏弹特性对密封性能有显著的影响。

无模组动力电池包振动特性研究

为探讨某车用无模组动力电池包的振动特性,建立了不同电芯尺寸和电芯布置的两种电池包有限元模型;基于所构建的电池包有限元模型,在3种极限工况下,对两种电池包进行静力学分析与模态分析;基于分析结果对电池包进行改进设计。研究表明,动力电池包中的电芯尺寸及电芯布置方式对电池包的振动特性具有显著影响;电池包1.0的上盖刚度不足,其最大应力和上盖最大变形量都较大,1阶约束模态固有频率低于平整路面的最大激振频率,易导致动力电池包共振;动力电池包2.0具有较好的静力学特性,且其1阶固有频率高于平整路面的最大激振频率,可避免路面激励导致的电池包共振;上盖改进后动力电池包1.0的静力学特性和振动特性均能满足要求;增加电池包的约束范围可以提高其1阶固有频率。

基于机器视觉的电池PACK装配线装配工艺研究

为了提高动力电池PACK自动化行业的产品质量和生产效率,通过机器视觉识别模块和壳体组件来组装螺栓孔的位置和状态,机器人执行模块抓取和螺栓拧紧,并在指定的姿势下实现模块壳体组装和螺栓紧固工作。

锂电池叉车动力锂电池组散热系统设计与验证

为保障新能源汽车动力锂电池组在电动叉车上的快速推广及可靠应用,研究设计一套极简的叉车动力锂电池组散热系统,解决电动叉车循环高温工况及低压大倍率充放电特性下的动力锂电池组高温问题及循环寿命大幅降低问题变得尤为重要。通过对电动叉车搭载动力锂电池组的热性能仿真分析,对车架结构及动力锂电池组进行了优化设计,保障了动力锂电池组在电动叉车系统中应用的可靠性。通过电动叉车典型工况的模拟试验验证,保障了动力锂电池组在高温环境下运行时,热平衡时的温度能维持在合理的温度区间下工作,避免了电池高温问题以及高温对电池寿命的影响。为电动叉车批量化搭载动力锂电池组进行推广应用提供了有力保障。

锂离子动力电池不同调荷方式下放电性能的研究

结合实际项目经验,针对锂离子电池在开发过程中采用Pack环模进行低温放电功率标定后对整车冬季低温放电性能进行验证时两者存在差异的现象,通过采用二阶Thevenin等效电路模型来研究分析电池的充放电机理,并根据电芯的脉冲充放电的实测结果对电池的极化现象进行研究与分析,识别出了不同调荷方式下对放电性能带来的差异。采用控制变量法重新采用不同的调荷方式对Pack环模低温功率标定方法进行调整及验证后,最终Pack环模得到的放电性能结果和整车进行低温放电性能的验证结果一致,从而可为后续Pack环模进行低温放电功率标定试验来模拟整车冬季低温放电性能验证的方法设计及改善整车低温的动力性提供指导,并能一定程度上提前识别整车开发问题及风险,对于缩短电动汽车整车的开发周期具有重要意义。

基于浮动映射法的动力电池包散热结构设计

针对电动汽车运行过程中,电池温度呈现中间高、四周低的分布,从而影响电池使用寿命的问题,以几何平均温度为目标函数,提出基于浮动映射拓扑优化的稳态热传导结构设计方法,通过算例对比分析了单工况和多工况动力电池包的最高温度及温差。分析结果表明,所得到的拓扑构型在多工况时可以有效降低散热过程中的最高温度和温差,使温度分布均匀。最后将该方法运用到动力电池包支撑结构中,结果表明,该方法在有效降低温度的同时,不增加电池包结构的体积,优化了材料的分布,实现了电池包整体结构的轻量化。

基于CPCM-液冷-翅片耦合作用的锂电池高温散热性能研究

针对锂离子电池组工作温度过高或温差过大将导致其容量和寿命降低的问题,设计了一种新型的复合相变材料(CPCM)/液冷/翅片耦合散热系统。通过数值模拟,分析了高温环境(38℃)、高倍率循环充放电时,冷却液流向、石蜡中膨胀石墨(EG)的百分含量及冷却液流速对该系统散热性能的影响。结果表明,在相变材料(PCM)冷却基础上,引入液冷和散热翅片使电池组的最高温度进一步降低了35.74℃。冷却液交错流比同向流冷却电池组的最高温度降低了1.66℃、最大温差降低了3.15℃,电池温度分布更加均匀。在石蜡中添加EG后系统散热性能有明显提升,EG百分含量为6%时散热性能最好。冷却液流速从0.10 m/s增加到0.20 m/s时,电池组的最高温度降低了2.68℃、最大温差降低了2.22℃;继续增大流速,散热性能提升不显著。

基于锂电池组的停泊兼应急电源系统设计

针对某长江散货船的营运特点和需求,提出一种基于锂电池组的停泊兼应急电源系统模式。通过对船用规范要求、锂电池性能优势和应用可行性的分析,结合该船型蓄电池组功能需求,基于实用性和经济性确定锂电池组容量,形成1套适用于长江散货船的停泊兼应急电源系统具体技术解决方案。结果表明,通过锂电池储能系统实现内河船舶主应急电源兼用的技术路线完全可行,既满足绿色环保要求,又提高了设备工作效率。

动力电池组封装用导热聚氨酯胶的研究

随着电动汽车行业的迅猛发展,动力电池组的封装工艺和导热材料选择已成为核心技术研发的关键议题。本文对动力电池组封装的要求和挑战进行了深入分析,探讨了导热材料在动力电池组封装中的关键作用,并对导热聚氨酯胶的性能评价体系进行了阐述,并对导热聚氨酯胶的制备工艺及其工艺参数的优化进行了详细解析,并探讨了这些工艺参数如何影响导热聚氨酯胶的性能。同时,深入讨论了导热聚氨酯胶在动力电池组封装中的应用性能,通过对这些关键技术的细致研究,可以为动力电池组的高效封装和性能提升提供坚实的理论基础和实践指导,推动电动汽车行业的持续进步。

温度波动对电动汽车锂电池组放电特性的影响分析

构建了能量和功率函数,设置了二阶RC模型分别对各温度下的串联电池组夸张了放电测试。研究结果表明:单体电池温度都介于29~38℃之间,统计样本概率后拟合函数可知,串联电池组形成了具有正态分布特征的温度曲线;提高电池组平均温度后,达到了更高能量利用率;随着温差增加,会造成电池组能量利用率下降,温差对能量利用率的影响在14℃时出现转折点。该研究为电池组热管理的温度阈值控制提供数值参考。

电池包结构有限元分析及优化

应用有限元分析软件Hypermesh、ANSYS和Star-CCM++,对一款搭载液冷系统的动力电池包进行了综合仿真分析。分析了电池包箱体的模态、静强度、液冷板流阻和流场均匀性。根据仿真结果对电池包的结构进行了优化,包括模组支撑架的拓扑、箱体尺寸和液冷板流道的优化。对优化后的模型进行了静强度和挤压仿真验证,结果表明电池包在安全性和可靠性方面均符合要求,实现了更合理和轻量化的设计。

基于本质安全的发电侧蓄电池在线核容监测研究及应用

发电侧蓄电池系统对发电厂的安全运行至关重要。随着新型电力系统构建的不断深入,对蓄电池系统数智化水平提出更高要求,旨在解决传统人工运维的安全问题,以及实时在线精准监测核容的难题。基于此,坚持问题导向,通过多维度数智化技术提升蓄电池系统运行维护的安全性和便捷性。将电化学阻抗图谱创新性应用于发电侧蓄电池的寿命和容量检测,开展实时在线健康状态诊断,同步实现人员作业自动化替代,实现运行异常、故障预判报警,以及蓄电池系统在线核容,以实现发电侧蓄电池系统的本质安全。

基于网格化的基站电源备发一体技术应用研究

随着5G通信建设的推进及规模应用,设备耗电量也随之增多,基站能耗管控愈加重要,另外,传统的基站电力保障模式存在噪音污染、油料成本高、管控难等弊端,本研究基于绿色发展创新运用电池包“无油发电”新模式,制定差异化网格化备发一体供电方案,实现基站的差异化备电,实现全网油机、能源包高效利用,基站维护方式由被动派单向智慧调度方式转变,减少维护人员数量降低维护成本,确保备发电服务保障能力不下降、成本投入能减少、发电服务收益高。

车用动力电池箱夹芯防护结构抗冲击性能仿真

针对车用动力电池箱底部冲击防护需求,提出三种具有不同芯层构型的夹芯板结构,并对其防护性能进行了数值仿真和量化分析对比。首先,建立了动力电池箱系统典型冲击工况有限元模型,仿真获得了采用均质底板的电池箱系统动态冲击响应并揭示了结构的变形吸能机理;其次,设计了以空心圆管、BRAS结构和叠层仿生鳞片为芯层的电池箱底部夹芯防护结构;进而,以电池轴向压缩量和最大轴向压缩比、防护效果参数和结构总吸能为评价指标,仿真分析了三种夹芯板的抗冲击防护性能,并与均质防护板进行了对比。最终结果表明,BRAS夹芯板具有最佳的抗冲击性能,可用于动力电池箱系统底部防护。

纯电动车动力电池包结构轻量化设计

为了提高纯电动车的续航里程和改善动力电池包的结构安全性,以某型纯电动车的动力电池包为研究对象,建立了匹配的有限元模型并通过Z向扫频试验验证了其精度。在保证动力电池包静动态特性要求的同时,以内部的模组端板在3种典型静强度工况下的最大应力值和最大位移量为约束,质量最小为目标函数,基于Optistruct对模组端板进行了拓扑优化设计,使其减重了11.56 kg,减重比为31.88%。再基于最优拉丁超立方试验设计方法选取40个样本点,建立了6个零部件总质量、动力电池包一阶模态频率以及弯扭刚度对经过灵敏度分析后的6个零部件厚度尺寸的三阶响应面近似模型,并通过误差散点图、可决系数和均方差进行了精度的验证。然后利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对三阶响应面近似模型进行多目标优化求解,得到了一组最优的设计变量组合,减重了3.66 kg,减重比为9.03%,动力电池包一阶模态频率提高了1.74 Hz。结合内部模组端板的拓扑优化,动力电池包总共减重了15.22 kg,总减重比为19.82%,达到了预期轻量化的目的,其中减质量和减重比仅针对模组端板和6个高灵敏度零部件。最后对优化前后的动力电池包在同工况下进行了对比分析。结果表明:优化后的动力电池包依旧满足静动态分析的要求,该优化方案具有一定的可行性。