CN114050369B - 基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱 - Google Patents
基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114050369B CN114050369B CN202111330759.2A CN202111330759A CN114050369B CN 114050369 B CN114050369 B CN 114050369B CN 202111330759 A CN202111330759 A CN 202111330759A CN 114050369 B CN114050369 B CN 114050369B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery box
- impact
- test
- temperature control
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 78
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 60
- 238000009863 impact test Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims description 19
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6561—Gases
- H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6561—Gases
- H01M10/6566—Means within the gas flow to guide the flow around one or more cells, e.g. manifolds, baffles or other barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
- H01M50/236—Hardness
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本申请公开了基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱，本方法包括：对原始电池箱进行变形量碰撞测试，得到电池箱体的冲击区域和非冲击区域；设计导热通道和散热风槽；经散热性能测试和安全碰撞测试后，得到最终的动力电池箱设计方案。本系统包括原始撞击数据采集平台、温控设计平台、温控测试平台、安全撞击测试平台；原始撞击数据采集平台用于变形量碰撞测试，得出冲击区域和非冲击区域；温控设计平台用于导热风道和散热风槽的设计，温控测试平台用于散热性能测试；安全撞击测试平台用于安全碰撞测试。本申请既保证了箱体具有足够的刚性，又保证了散热要求，还尽可能的降低了箱体重量。
Description
技术领域
本申请属于新能源汽车术领域，具体涉及基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱。
背景技术
随着人们生活水平的提高，车辆的保有量在不断增加，随着车辆的增加，带来的是环境的破坏，因此电动汽车随之诞生，与传统的使用内燃机的汽车相比，纯电动汽车拥有很多方便的优势，如零排放、节能等，被汽车制造商认为是一个重点研究的领域。
随着越来越多的电动汽车参与到交通安全中，车辆难免地会发生碰撞。对于电动汽车而言，影响电动汽车安全性能的关键部件就是电池组。电池箱体作为电池组的载体，其强度、刚度都有非常高的设计要求，当电动汽车被碰撞时，对电池箱体刚度提出的要求是必须能够保证电池模块以及电池单体所发生的变形量在其可以承受的范畴之内。
但是，为了保证电池箱体有足够的强度，就必然要使用大量的高强度钢材，增加很多的支撑结构，而这样一来，就必然导致箱体重量的大幅增加，而箱体重量的增加，必然导致车辆能耗的增加，刚性安全与降低重量成了一对矛盾体。另一方面，动力电池在放电工作中，由于内部的化学反应，也会产生大量热量，这些热量需要及时散发，否则会因热量的聚集导致化学反应过于剧烈进一步更快的产生更多的热量，甚至引起起火、爆炸，而过多的支撑箱体刚性支撑则阻碍了热量流动和散发。动力电池箱体的散热和箱体保护成了另一对矛盾体。
如何既能保证动力电池箱体具有足够的刚性安全，又能尽量的降低重量，还能做到动力电池充分散热，将刚性安全与降低重量、箱体散热和箱体保护这两对矛盾体融合解决，成为动力电池箱设计领域的研究重点。
发明内容
本申请提出了基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱，基于电池箱应具备的安全性，将车辆的散热系统与轻量化设计结合其中，以解决刚性安全与降低重量、箱体散热和箱体保护这两对矛盾体。
为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
基于温控的轻量化动力电池箱设计方法，包括如下步骤：
对原始电池箱进行变形量碰撞测试，通过所述变形量碰撞测试的结果，得到所述原始电池箱箱体的冲击区域和非冲击区域；
根据所述冲击区域的冲击力分布，在所述冲击区域上设计导热风道，并在所述非冲击区域开设散热风槽，所述导热风道的一端连接所述散热风槽，所述导热风道的另一端连接有导热装置，得到温控电池箱的初步设计方案；
对所述温控电池箱进行散热性能测试，若所述散热性能测试的结果没有达到温控目标，则调整所述导热风道和/或所述散热风槽和/或所述导热装置的布局设计；
对通过所述散热性能测试的所述温控电池箱进行安全碰撞测试，若所述安全碰撞测试没有达到安全碰撞目标，则调整所述导热风道和/或所述散热风槽和/或所述导热装置的布局设计，并重新进行所述散热性能测试和所述安全碰撞测试，直到所述温控电池箱满足所述散热性能测试且满足所述安全碰撞测试，得到最终的动力电池箱设计方案。
可选的，所述非冲击区域采用轻量化材质；
所述冲击区域采用刚性导热材质。
可选的，所述变形量碰撞测试包括电池箱的主动冲撞测试和被动冲撞测试，所述主动冲撞测试和所述被动冲撞测试均包括不同撞击区域的冲撞测试。
可选的，得到所述冲击区域和所述非冲击区域的方法包括：
分别对所述原始电池箱进行不同撞击区域的所述主动冲撞测试和所述被动冲撞测试；
采集每次冲撞测试中发生形变部位的形变数据；
制作所述原始电池箱的电子模型，将所述形变数据叠加至所述电子模型，并标示叠加后的形变数据；
根据所述形变数据，得到所述冲击区域和所述非冲击区域。
可选的，所述散热风槽为不同方向、不同尺寸的条形沟槽；
所述导热风道为通风腔式结构，所述导热风道的横截面为不规则形状，且所述导热风道的布置方向不规则。
可选的，所述原始电池箱内部设置有动力电池的电池导热组件；
所述冲击区域的电池导热组件与所述导热装置相连。
可选的，所述散热性能测试的方法包括：
在所述温控电池箱内部安装模拟电池，并将所述温控电池箱装入模拟车辆中；
对所述模拟车辆对应所述散热风槽的部位，设计贯穿式导风槽；
对所述模拟电池进行加热，同时在所述温控电池箱外部通过吹风装置对所述温控电池箱施加预设风力；
采集所述散热风槽的温度、风量及不同区域位置的所述模拟电池的温升数据，根据所述温升数据与所述温控目标，得到所述散热性能测试的结果。
可选的，所述安全碰撞测试的方法包括：
设置测试车道和不同形状的刚性撞击体；
所述模拟车辆以非匀速的行进方式在所述测试车道上行进；
在所述模拟车辆行进过程中，所述刚性撞击体随机置于所述测试车道，使得所述模拟车辆撞击所述刚性撞击体，采集撞击过程中的箱体形变数据、模拟电池的位移数据和模拟电池与箱体的接触数据，并与所述安全碰撞目标对比，完成所述安全碰撞测试。
另一方面，为实现上述目的，本申请还公开了基于温控的轻量化动力电池箱设计系统，包括原始撞击数据采集平台、温控设计平台、温控测试平台、安全撞击测试平台；
所述原始撞击数据采集平台用于对原始电池箱进行变形量碰撞测试，通过所述变形量碰撞测试的结果，得到所述原始电池箱箱体的冲击区域和非冲击区域；
所述温控设计平台用于根据所述冲击区域的冲击力分布，在所述冲击区域上设计导热风道，在所述非冲击区域开设散热风槽，所述导热风道的一端连接所述散热风槽，所述导热风道的另一端连接有导热装置，得到温控电池箱的初步设计方案；
所述温控测试平台用于对所述温控电池箱进行散热性能测试；
所述安全撞击测试平台用于对通过所述散热性能测试的所述温控电池箱进行安全碰撞测试，得到最终的动力电池箱设计方案。
本申请还公开了基于温控的轻量化动力电池箱，包括电池箱体、温控组件、电池紧固装置和电池导热组件。
所述电池箱体用于安装动力电池，所述电池箱体的冲击区域采用刚性导热材质，所述电池箱体的非冲击区域采用轻量化材质；
所述电池紧固装置用于固定所述动力电池；
所述电池导热组件用于吸收所述动力电池散发的热量；
所述温控组件包括导热装置、导热风道和散热风槽，所述导热装置用于吸收所述热量，所述热量经所述导热风道传导并经所述散热风槽散发至所述电池箱体外。
本申请的有益效果为：
本申请公开了基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱，基于电池箱应具备的安全性，将车辆的散热系统与轻量化设计结合其中，特别的将散热系统作为刚性安全和轻量化设计的组成部分，既保证了箱体具有足够的刚性，又保证了散热要求，还尽可能的降低了箱体重量；箱体的散热测试，完全模拟现实中的应用环境，得到的测试数据能够完全反应实际应用中的散热效果；箱体的安全碰撞测试，与充分还原的实际应用中可能发生的碰撞状况，全面考量了箱体的安全性。本申请技术方案既保证了动力电池箱体的安全性，又降低了箱体重量，还能保证动力电池的充分散热，具有广阔的应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例基于温控的轻量化动力电池箱设计方法流程示意图；
图2为本申请实施例基于温控的轻量化动力电池箱设计系统结构示意图；
图3为本申请实施例基于温控的轻量化动力电池箱结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
如图1所示，为本申请实施例基于温控的轻量化动力电池箱设计方法流程示意图，主要包括以下四个步骤：
第一步，对原始电池箱进行变形量碰撞测试，通过变形量碰撞测试的结果，得到原始电池箱箱体的冲击区域和非冲击区域。
电动汽车的动力电池箱，出于碰撞安全考虑及车身重量布局，主要安装在车辆底盘中部或者车辆后备箱中，电池箱体实际是能够受到车体保护的，在车辆发生碰撞事故中，动力电池箱的损伤是小于车辆本身的，因此，需要首先根据实际碰撞情形，区分出电池箱体易受损伤的冲击区域和非易受损伤的非冲击区域。
对于冲击区域，非常有必要采用增加刚性的设计，例如高刚性材质，以及刚性的支撑结构，比如高强度不锈钢材，既能增加遭受冲击时的安全性，又能保证热量传到。而对于非冲击区域，则可以尽量的做到轻量化设计，例如采用轻量化的铝材，甚至高强度的工程塑料，必要时可在板材上增加不规则的棱形结构，以增强板材的刚性，同时，还可以设计散热结构，更好的提供箱体内的散热。
需要说明的是，箱体材质既能做到高强度刚性，又能实现轻量化设计，并能够保证热量传递和散射，与材质的成本会成正比关系，材质性能越好，成本越高。在此，本申请并不讨论这种不计成本的材料应用，而是出于普通中低成本限制，在使用通常材质的情况下，实现刚性安全、轻量化和散热的多元需求。
为了能够充分反应原始电池箱体在遭遇撞击时的损伤情况，可采用现有技术中的碰撞测试形式，例如，电池箱体主动冲撞固定刚性体，以及电池箱体被动遭受移动刚性体的冲撞。电池箱体的受撞击区域可以是正面全面撞击、半幅撞击或者1/4幅撞击，刚性体的撞击面可以是平面，也可以是圆弧面。在本申请技术方案中，撞击的形式并不限于上述，撞击后只要能反应出箱体的受损情况即可。
记录每次撞击时电池箱体的损伤情况，并形变部位以量化形式形成形变数据。同时，在计算机上建立原始电池箱体的几何电子模型，并采用数字叠加的方式，将每次撞击得到的形变数据表示在模型上，根据这些形变数据和位置，划分出箱体易受损伤的冲击区域和非易受损伤的非冲击区域。划分依据可以是材质的屈服强度，超出屈服强度，则意味着撞击时将发生形变损伤，低于屈服强度，则意味着材质能抵抗收到的撞击力。
第二步，在箱体臂内侧设计导热风道和散热风槽
前述已经有述，对于冲击区域，非常有必要采用增加刚性的设计，而对于非冲击区域，则可以尽量的做到轻量化设计。本步即针对冲击区域和非冲击区域进行理论设计。
在本实施例中，针对冲击区域需要增加刚性支撑结构，因此，将散热风道设计成通风腔式结构，其横截面做成不规则形状，例如梯形或者三角形，进一步的，如果散热风道部署在箱体拐角部位或者两个面的衔接边，则风道与拐角贴合或者与衔接边顺向相应，如果是平展区域，则将散热风道设计成不规则走向，贴合在板材上，由此将散热风道做成箱体面板的支撑结构件。而对于非冲击区域，由于受到的冲击力较小，因此可以使用低强度、低重量的材质，甚至工程塑料，并在板材上设计不同方向、不同尺寸的条形沟槽，以散发电池箱内的热量，做到既降低板材重量，又充分散发的目的。
另一方面，原始电池箱内部在安装动力电池的区域，相应的设计电池导热组件，例如在电池上涂覆导热硅胶，并在导热硅胶上安装常规的铝制散热片，以此可有效传导电池散发出的热量。对于那些处于非冲击区域部位的且贴近散热风槽的散热片，可以通过散热风槽散热，而对于那些处于冲击区域、无散热风槽散热的散热片，则增加导热装置，例如抽风风扇，将散热片上的热量吸入导热风道，通过导热风道，携带有大量热量的空气被引导至散热风槽，最后通过散热风槽排出箱体。
通过计算机设计，形成了温控电池箱的初步设计方案，此时的设计方案，既布置了刚性支撑结构，又降低了板材重量，还兼顾了散热需求。下一步，将对该设计的温控电池箱进行散热性能测试和安全碰撞测试。
第三步，散热性能测试。
根据第二部的设计方案，制作电池箱体，并在内部安装模拟电池，模拟电池的形状、重量、布局要与实际应用相一致，以全面反应动力电池的工作状态，及与电池箱体的相互影响。最后，将电池箱装入模拟车辆中，以反应出实际应用环境下电池箱体的散热通道。在本实施例中，对模拟车辆也做出了相应的设计，对于电池箱体上的散热风槽部位，模拟车辆的相应位置设置贯穿式的导风槽，以充分散发电池箱体导热风槽散发出的热量。
对模拟电池进行加热，以反应动力电池实际工作状态下的发热情况。同时，在模拟车辆外设置吹风装置，对模拟车辆和温控电池箱施加预设的风力。在本实施例中，使用大功率风扇，风扇吹出的风速为30-80KM/h，以还原电动汽车在道路上行驶时，车辆和电池箱体受到的空气流动所带来的风力。在实际行驶中，这样的风力是能够带来散热效果的。
在测试过程中，采集散热风槽的温度、风量及不同区域位置的模拟电池的温升数据，根据温升数据与温控目标，得到散热性能测试的结果。温控目标以保证电池绝对安全为前提。如果能够通过散热性能测试，则对温控电池箱进行安全撞击测试，否则修改散热不足区域的导热风道和/或散热风槽和/或导热装置的布局设计，例如，向散热不足的区域延伸导热风道，或者调整导热装置(抽风风扇)的角度，或者延长散热风槽的长度，之后，重新进行散热性能测试，直到测试通过。
第四步，安全碰撞测试，形成最终的动力电池箱设计方案。
设置一条测试车道，以满足模拟车辆高速行进为前提。在本实施例中，采用椭圆环形车道，总长200米，能够保证模拟车辆以不同速度在车道上行进。同时，在车道外出不同位置设置不同形状的刚性体，这些刚性体可随机的出现在测试车道上，使得模拟车辆可以撞击到刚性体上。
测试时，将模拟车辆在测试车道上以非匀速的状态行进，速度维持在40-60KM/h。随机的，将刚性体置于测试车道上，模拟车辆径直撞击刚性体。该过程可以充分还原真实车辆在道路行驶过程中发生的撞击情形。
采集撞击过程中的箱体的形变数据、模拟电池的位移数据和模拟电池与箱体的接触数据，并与安全碰撞目标对比。如果某些部分的损伤超出安全目标，则修改损伤过大区域的导热风道和/或散热风槽和/或导热装置的布局设计，例如，向散热不足的区域延伸导热风道，或者调整导热装置(抽风风扇)的角度，或者延长散热风槽的长度，但散热风槽不应延伸至冲击区域，以免降低电池箱抗冲击能力。必要时，可增加导热装置(抽风风扇)，甚至通过调整车辆的导风结构，增加电池箱受到的风力，从而加强电池箱的散热。调整散热设计后，重新进行散热性能测试，散热性能测试通过后，再进行安全碰撞测试，直到满足散热性能测试且满足安全碰撞测试，得到最终的动力电池箱设计方案。
在本实施例中，针对上述设计方法，本实施例制作了相对应的轻量化电池箱设计系统，包括原始撞击数据采集平台、温控设计平台、温控测试平台、安全撞击测试平台。如图2所示。
具体的，在本实施例中，原始撞击数据采集平台用于对原始电池箱进行变形量碰撞测试，通过变形量碰撞测试的结果，得到原始电池箱箱体的冲击区域和非冲击区域；温控设计平台用于根据冲击区域的冲击力分布，在冲击区域上设计导热风道，在非冲击区域开设散热风槽，导热风道的一端连接散热风槽，导热风道的另一端连接有导热装置，得到温控电池箱的初步设计方案；温控测试平台用于对温控电池箱进行散热性能测试；安全撞击测试平台用于对通过散热性能测试的温控电池箱进行安全碰撞测试，得到最终的动力电池箱设计方案。
在本实施例中，依据本实施例的设计方法和设计系统，制作了基于温控的轻量化动力电池箱，如图3所示。主要包括电池箱体、温控组件、电池紧固装置和电池导热组件。其中，电池箱体用于安装动力电池，电池箱体的冲击区域采用刚性导热材质，电池箱体的非冲击区域采用轻量化材质；电池紧固装置用于固定动力电池；电池导热组件用于吸收动力电池散发的热量；温控组件包括导热装置、导热风道和散热风槽，导热装置用于吸收热量，热量经导热风道传导并经散热风槽散发至电池箱体外。
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.基于温控的轻量化动力电池箱设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
对原始电池箱进行变形量碰撞测试，通过所述变形量碰撞测试的结果，得到所述原始电池箱箱体的冲击区域和非冲击区域；
根据所述冲击区域的冲击力分布，在所述冲击区域上设计导热风道，并在所述非冲击区域开设散热风槽，所述导热风道的一端连接所述散热风槽，所述导热风道的另一端连接有导热装置，得到温控电池箱的初步设计方案；在所述非冲击区域采用轻量化的铝材或者高强度的工程塑料，并在所述非冲击区域的板材上设计不同方向、不同尺寸的条形沟槽；
所述冲击区域采用刚性导热材质；
对所述温控电池箱进行散热性能测试，若所述散热性能测试的结果没有达到温控目标，则调整所述导热风道和/或所述散热风槽和/或所述导热装置的布局设计；
对通过所述散热性能测试的所述温控电池箱进行安全碰撞测试，若所述安全碰撞测试没有达到安全碰撞目标，则调整所述导热风道和/或所述散热风槽和/或所述导热装置的布局设计，并重新进行所述散热性能测试和所述安全碰撞测试，直到所述温控电池箱满足所述散热性能测试且满足所述安全碰撞测试，得到最终的动力电池箱设计方案。
2.根据权利要求1所述的基于温控的轻量化动力电池箱设计方法，其特征在于，所述变形量碰撞测试包括电池箱的主动冲撞测试和被动冲撞测试，所述主动冲撞测试和所述被动冲撞测试均包括不同撞击区域的冲撞测试。
3.根据权利要求2所述的基于温控的轻量化动力电池箱设计方法，其特征在于，得到所述冲击区域和所述非冲击区域的方法包括：
分别对所述原始电池箱进行不同撞击区域的所述主动冲撞测试和所述被动冲撞测试；
采集每次冲撞测试中发生形变部位的形变数据；
制作所述原始电池箱的电子模型，将所述形变数据叠加至所述电子模型，并标示叠加后的形变数据；
根据所述形变数据，得到所述冲击区域和所述非冲击区域。
4.根据权利要求1所述的基于温控的轻量化动力电池箱设计方法，其特征在于，所述散热风槽为不同方向、不同尺寸的条形沟槽；
所述导热风道为通风腔式结构，所述导热风道的横截面为不规则形状，且所述导热风道的布置方向不规则。
5.根据权利要求1所述的基于温控的轻量化动力电池箱设计方法，其特征在于，所述原始电池箱内部设置有动力电池的电池导热组件；
所述冲击区域的电池导热组件与所述导热装置相连。
6.根据权利要求1所述的基于温控的轻量化动力电池箱设计方法，其特征在于，所述散热性能测试的方法包括：
在所述温控电池箱内部安装模拟电池，并将所述温控电池箱装入模拟车辆中；
对所述模拟车辆对应所述散热风槽的部位，设计贯穿式导风槽；
对所述模拟电池进行加热，同时在所述温控电池箱外部通过吹风装置对所述温控电池箱施加预设风力；
采集所述散热风槽的温度、风量及不同区域位置的所述模拟电池的温升数据，根据所述温升数据与所述温控目标，得到所述散热性能测试的结果。
7.根据权利要求6所述的基于温控的轻量化动力电池箱设计方法，其特征在于，所述安全碰撞测试的方法包括：
设置测试车道和不同形状的刚性撞击体；
所述模拟车辆以非匀速的行进方式在所述测试车道上行进；
在所述模拟车辆行进过程中，所述刚性撞击体随机置于所述测试车道，使得所述模拟车辆撞击所述刚性撞击体，采集撞击过程中的箱体形变数据、模拟电池的位移数据和模拟电池与箱体的接触数据，并与所述安全碰撞目标对比，完成所述安全碰撞测试。
8.根据权利要求1所述的基于温控的轻量化动力电池箱设计方法的设计系统，其特征在于,包括原始撞击数据采集平台、温控设计平台、温控测试平台、安全撞击测试平台；
所述原始撞击数据采集平台用于对原始电池箱进行变形量碰撞测试，通过所述变形量碰撞测试的结果，得到所述原始电池箱箱体的冲击区域和非冲击区域；
所述温控设计平台用于根据所述冲击区域的冲击力分布，在所述冲击区域上设计导热风道，在所述非冲击区域开设散热风槽，所述导热风道的一端连接所述散热风槽，所述导热风道的另一端连接有导热装置，得到温控电池箱的初步设计方案；
所述温控测试平台用于对所述温控电池箱进行散热性能测试；
所述安全撞击测试平台用于对通过所述散热性能测试的所述温控电池箱进行安全碰撞测试，得到最终的动力电池箱设计方案。
9.根据权利要求1所述的基于温控的轻量化动力电池箱设计方法设计的电池箱，其特征在于，包括电池箱体、温控组件、电池紧固装置和电池导热组件；
所述电池箱体用于安装动力电池，所述电池箱体的冲击区域采用刚性导热材质，所述电池箱体的非冲击区域采用轻量化材质；
所述电池紧固装置用于固定所述动力电池；
所述电池导热组件用于吸收所述动力电池散发的热量；
所述温控组件包括导热装置、导热风道和散热风槽，所述导热装置用于吸收所述热量，所述热量经所述导热风道传导并经所述散热风槽散发至所述电池箱体外。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111330759.2A CN114050369B (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111330759.2A CN114050369B (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114050369A CN114050369A (zh) | 2022-02-15 |
| CN114050369B true CN114050369B (zh) | 2022-06-21 |
Family
ID=80208766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111330759.2A Active CN114050369B (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114050369B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115982859A (zh) * | 2023-01-16 | 2023-04-18 | 吉林化工学院 | 用于可温控的车用动力电池箱轻量化模拟分析系统及方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6907391B2 (en) * | 2000-03-06 | 2005-06-14 | Johnson Controls Technology Company | Method for improving the energy absorbing characteristics of automobile components |
| JP5565234B2 (ja) * | 2010-09-21 | 2014-08-06 | スズキ株式会社 | 車両のバッテリ排気装置 |
| KR101317514B1 (ko) * | 2011-11-10 | 2013-10-15 | 주식회사 엘지화학 | 충돌 검출 장치 및 충돌 검출 방법 |
| CN113176064B (zh) * | 2021-04-28 | 2021-11-09 | 吉林化工学院 | 基于温控的车用动力电池箱安全性综合测试系统和方法 |
-
2021
- 2021-11-11 CN CN202111330759.2A patent/CN114050369B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114050369A (zh) | 2022-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106740620B (zh) | 基于负泊松比结构填充的汽车吸能盒及其多目标优化方法 | |
| CN114050369B (zh) | 基于温控的轻量化动力电池箱设计方法、系统及电池箱 | |
| CN2892540Y (zh) | 发动机舱辅助导风散热装置 | |
| CN102610872B (zh) | 一种应用于电动汽车的电池包 | |
| Salati et al. | Heavy truck drag reduction obtained from devices installed on the trailer | |
| CN107963043B (zh) | 一种三级组合式车辆碰撞集成系统及方法 | |
| GB2479964A (en) | Vehicle front structure including radiator and condenser | |
| CN108200767B (zh) | 包括隔板和导流器的组件 | |
| CN209191684U (zh) | 导风结构及车辆 | |
| CN102903873B (zh) | 一种电池组定位装置 | |
| CN207095870U (zh) | 一种碰撞测试设备 | |
| WO2021220027A1 (ja) | 電気自動車のフロア構造 | |
| WO2020238132A1 (zh) | 全地形车 | |
| CN107399231A (zh) | 用于车辆的气坝组件 | |
| NL2030586B1 (en) | Comprehensive safety test system and method of vehicle power battery box based on temperature control | |
| Obidi | Theory and applications of aerodynamics for ground vehicles | |
| CN211280914U (zh) | 一种防护效果好的ecu安装箱 | |
| US11945364B2 (en) | Automotive headlight attachment loading block for pedestrian protection | |
| CN111649116A (zh) | 一种车辆分动箱抗冲击保护装置 | |
| CN214929550U (zh) | 一种提高mpdb碰撞相容性的铝合金前防撞梁总成结构 | |
| Ma et al. | Optimization analysis of power battery pack box structure for new energy vehicles | |
| CN219056204U (zh) | 防撞横梁 | |
| CN212765688U (zh) | 汽车前舱导风结构 | |
| Subhani et al. | Modeling, Aerodynamic and Crash Simulation on Car Using Fluient | |
| CN219288047U (zh) | 乘用车电控导风散热结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230403 Address after: 710000 Zhenxing North Road, Wuyi District, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: XI'AN QISHENG ELECTRIC EQUIPMENT Co.,Ltd. Address before: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee before: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd. Effective date of registration: 20230403 Address after: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd. Address before: 132022 No. 45 Chengde street, Longtan District, Jilin, Jilin Patentee before: JILIN INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Design method, system, and battery box for lightweight power battery box based on temperature control Granted publication date: 20220621 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: XI'AN QISHENG ELECTRIC EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2024980017971 |