文献检索摘要
1.赵冠宇,徐丹,冯富春. 一款纯电动乘用车电池箱体的设计[J].电源世界,2015(08):42-44.
在混合动力和纯电动乘用车领域，整车布置预留给电池系统的空间非常有限，而在有限的空间内，又需要满足整车动力性能要求、与车身结构的连接要求、与车辆连接的各类接口要求及安全性要求。这些要求都与电池箱体的设计密切相关，因此，电池箱体设计成为电池系统设计成功与否的关键环节。箱体必须具备一些基本功能，如与整车的信号通信、电源输出、增程器充电输入、维护开关设计等。在满足以上功能的基础上，箱体设计还需考虑其他设计要点：⑴防水设计，⑵绝缘设计，⑶车辆碰撞要求。并通过箱体内部器件的合理布置，箱体与车辆的机械连接，电池箱体的整体结构设计，电池箱体的表面防护等对动力电池箱体进行整体设计，最后利用CAE模拟进行电池箱结构强度模拟仿真分析。
2.姜高松. 某纯电动汽车电池箱结构设计分析及优化[D].湖南大学,2016.
以长丰集团某款纯电动汽车电箱为研究对象，进行了以下几个方面的研究工作。 首先阐述了动力电池箱设计的标准及所要满足的要求，然后根据现有的车型，运用CATIA对电池箱进行空间布置和结构设计，并运用HyperMesh对所设计的电池箱建立初步的有限元模型，为动力电池包的结构分析及优化奠定了基础。运用Radioss对动力电池箱进行静强度分析及模态分析，基于静力学和模态分析的结果，运用OptiStruct分别对动力电池箱进行了尺寸优化和形貌优化，对优化之后的结果重新进行建模及有限元分析，并与优化之前的结果进行对比分析，优化之后的电池箱在满足强度的前提下有效提高了其刚度，并且达到了轻量化的效果，证明了优化的可行性。
3.刘元强. 纯电动汽车电池包结构设计及特性研究[D].东南大学,2016.
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，设汁了从电池单体、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Ｗ及动力学特性。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。
4.郜效保.微型纯电动汽车电池包结构设计与碰撞安全性研究[D].湖南大学,2016.
为某公司某一款微型纯电动汽车设计动力电池包，并在此基础上分析电动汽车的碰撞安全性，找出不合理结构并加以改进，并使之符合碰撞安全法规。主要研究电池包结构设计与分析首先阐述了电池包结构设计的相关要求，原动力蓄电池方案布置和电池包结构的不足之处。然后根据本车型的车身结构确定电池包布置方案。利用Catia软件对电池包进行几何建模，并用Hypermesh前处理软件对几何模型进行网格的划分，选择合适的单元和连接方式进行装配并根据实际情况赋予各部件相应的材料和厚度，建立电池包有限模型。最后根据汽车在颠簸路面两种典型工况和前７阶约束模态进行分析来验证所建立的电池包是否满足设计要求。基于正、侧面碰撞电池包安全性分析与优化，并提出电动汽车在正、侧面碰撞过程中存在的问题并提出解决方案，最后来验证优化结果是否满足条件。
5.王兵.一种纯电动汽车电池包的结构设计[J].上海电气技术,2016,9(01):37-39+48.
电池包的结构设计有很大的多样性，取决于电池的种类、形状、尺寸及车体上的放置空间等。锂离子电池的比能量和比功率都较高，在电动汽车应用方面有较大优势。软包装锂离子电池包作为一种大容量的储能装置，不但要满足整车系统的用电要求，而且要满足安全性、机械强度、振动、绝缘及阻燃性的要求，所以在进行电池包的结构设计之前，需要尽可能多地了解整车的情况及实际车辆运行的要求，对整车的状况了解越详细，设计的电源系统越完善。本文以ZKLF620车型为例，介绍了一种纯电动汽车锂离子电池包的结构设计，电池包安装于小型汽车车厢内部，高模组安装于后排车座下方，低模组安装于车厢踏板下方。电池包分为若干个小型模组，容易搬运，易于布置，方便安装与连接。
6.孙小卯. 某型电动汽车电池包结构分析及改进设计[D].湖南大学,2013.
本文针对某型电动汽车电池包，基于虚拟实验模型，对电池包结构的动态特性以及疲劳耐久性进行分析，并针对分析结果提出相应改进建议。首先根据电池包的结构设计所需满足的相关要求建立了结构的三维实体模型，进而建立电池包有限元模型，箱体结构采用壳单元模拟，动力电池结构采用三维实体单元近似模拟，运用方法对电池包进行模态分析；基于对电池包动态、疲劳分析结果，对其结构进行改进设计。选择了新型材料，并对结构薄弱处进行改进。对修改后模型再次进行分析，结果显示，改进效果良好，已基本达到既定设计要求，验证了结构改进方案的可行性和合理性。
7.王阳,宁国宝,郑辉.集中电机驱动纯电动汽车电池包设计[J].汽车技术,2011(7):32-35.
纯电动汽车同其它形式新能源汽车相比，在技术实现上没有重大制约，且成本可以大幅降低。限制其发展的主要问题是续航能力不理想，主要适用于在城市内使用。本论文以某纯电动汽车改型工作为依托，根据该电动汽车的总体设计要求。针对纯电动汽车，根据设计要求选定永磁同步电机和动力蓄电池参数，提出了一种适用于集中电机驱动纯电动汽车的电池包设计流程，包括安全性、功能性、布置方案、总体结构、载荷分配校核、热管理、固定结构、线束、空间校核和结构有限元分析等，并利用该设计流程成功完成了电池包开发。
8.薛雯. 纯电动汽车电池结构与系统的研究[D].天津大学,2016.
以长安 M201 纯电动车项目作为课题载体，研究电动汽车用动力电池系统，运用材料科学、机械设计和计算机仿真分析方法设计出满足纯电动汽车驾驶要求、充电要求的动力电池系统。主要完成的研究工作有：电池单体电芯正负极材料选择及电池结构、安全性方面优化。通过对比目前主流动力电池产业发展概况，把握行业趋势针对目前动力电池出现的问题，优化材料选择及配比原则得出最优化的材料组合搭配，从而解决电池安全性问题。总体规划电池系统的电池排布及电池模组和箱体结构设计。结构设计是其中很重要的设计环节，包括电池箱体、电池模组、高压系统布置、密封绝缘设计等。根据项目性能指标要求设计系统排布方案，设计满足相关电器要求的模组方案，对于设计出整体系统结构，利用模拟仿真软件随机振动强度，并在方案上进一步优化设计。
9.王丽娟.车用动力电池包结构CAE分析优化研究[D].南京理工大学,2015.
随着近年来国家对电动汽车技术的大力支持，国内电动汽车关键部件的自主研发能力的快速提升，CAE技术在电动汽车关键部件研发中的应用是缩小和赶超国外先进水平的关键。本文从模态分析、静态分析、动态分析、疲劳分析，轻量化分析等方面介绍CAE技术在电动汽车电池包结构设计中的应用，对电动汽车电池包设计开发具有指导作用。通过对结构改进前后电池箱动、静态性能的对比,确定了加强筋的优化结构，验证了电池包CAE分析的有效性，保证了电池包结构设计的安全、可靠，满足国家相关技术标准。从本文对纯电动汽车电池包CAE分析过程来看，CAE技术可以在车用电池包设计过程中对电池包的结构和性能做出预估，从而大大降低电动汽车电池包开发风险，降低开发费用，从而提高电池包的设计质量和效率。
10.琚安建.四轮独立驱动电动车平板式电池包结构设计及分析[D].东南大学,2017.
文章主要针对实验室目前搭建的纯电动汽车进行平板式动力电池包的开发设计。选用18650锂离子动力电池单体，搭建从电池单体、电池模块到整体电池包的系统架构，并基于此架构结合以往设计经验进行电池包的安全分析设计、平板式电池包的结构设计以及电池包散热特性方面的研究。建立电池包系统概念，分析电池包组成部件以及关键技术运用，并着重分析电池包的电气安全设计和机械安全设计。根据四轮独立驱动电动汽车整体车架结构以及整车动力性要求，设计平板式电池包先32并联后34串联的基本参数。对电池包进行串并联结构设计以及电池模块成组设计，从安全设计角度出发考虑成组过程中各元件的固定连接以及绝缘。此外，对特有的风冷散热系统各组件进行设计，使电池包内各电池单体控制在合理工作温度范围之内，并且达到温度场均衡分布。最终进行电池总装设计，使电池包整体比能量达到100.33W·h/kg。
11. Arora S, Shen W, Kapoor A. Review of mechanical design and strategic placement technique of a robust battery pack for electric vehicles [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016.
In an electric vehicle (EV), thermal runaway, vibration or vehicle impact can lead to a potential failure of lithium-ion (Li-ion) battery packs due to their high sensitivity to ambient temperature, pressure and dynamic mechanical loads. Amongst several factors, safety and reliability of battery packs present the highest challenges to large scale electrification of public and private transportation sectors. This paper reviews mechanical design features that can address these issues. More than 75 sources including scientific and technical literature and particularly 43 US Patents are studied. The study illustrates through examples that simple mechanical features can be integrated into battery packaging design to minimise the probability of failure and mitigate the aforementioned safety risks. Furthermore, the key components of a robust battery pack have been closely studied and the materials have been identified to design these components and to meet their functional requirements. Strategic battery pack placement technique is also discussed using an example of Nissan LEAF battery packaging design. Finally, the disclosed design solutions described in this paper are compared with the Chevrolet Volt battery pack design to reveal the basic mechanical design requirements for a robust and reliable battery packaging system.
在电动汽车（EV）中，由于锂离子电池组对环境温度、压力和动态机械负荷的高度敏感，热失控、振动以及车辆碰撞可能会导致锂离子电池组的潜在故障。在众多因素中，电池组的安全性和可靠性是公共交通部门大规模电气化面临的最高挑战。本文回顾了能解决这些问题的机械设计特点。超过75个来源，包括科学和技术文献，特别对43个美国专利的研究。该研究通过实例说明，简单的机械特性可以集成到电池包装设计中，以最大限度地降低故障概率并降低上述安全风险。此外，对坚固电池组的关键部件进行了深入研究，并确定了设计这些部件和满足其功能要求的材料。并以日产聆风电池包装设计为例，探讨了电池组策略性放置技术。最后，将本文所述的设计方案与雪佛兰Volt电池组设计进行比较，以揭示稳健可靠电池封装系统的基本机械设计要求。
12. Shui L, Chen F, Garg A, Peng X, Bao N, Zhang J. Design optimization of battery pack enclosure for electric vehicle. Structural and Multidisciplinary Optimization [J]. 2018;58(1):331-47.
Lithium-ion Battery pack which is comprised of assembly of battery modules is the main source of power transmission for electric vehicles. During the actual operation of electric vehicle, the battery packs and its enclosure is subjected to harsh environmental conditions such as the external vibrations and shocks due to varying road slopes. This will result in stresses and deformations of different degrees. The vehicle safety heavily depends on on the safety of battery pack which in turn is dependent on its mechanical features, such as the ability to resist deformation and vibration shocks. In addition, lighter weight vehicle is preferred because it can increase the range of vehicle and the life cycle of a battery pack. In this study, a design optimization methodology is proposed to optimize the features of mechanical design (e.g. minimization of mass, maximization of minimum natural frequency and minimization of maximum deformation) of the battery pack enclosure.
由电池模块组成的锂离子电池组是电动汽车动力传递的主要来源。在电动汽车的实际运行过程中，蓄电池组及其外壳会受到恶劣的环境条件的影响，如由于不同的道路坡度而产生的外部振动和冲击。这将导致不同程度的应力和变形。车辆的安全性很大程度上取决于电池组的安全性，而电池组又取决于其机械特性，如抗变形和振动冲击的能力。此外，更轻的车辆是首选，因为它可以增加车辆的范围和电池组的生命周期。在本研究中，提出了一种优化设计方法，以优化电池组外壳的机械设计特性（例如，质量最小化、最小固有频率最大化和最大变形最小化）。
13. Xue N, Du W, Greszler TA, Shyy W, Martins JRRA. Design of a lithium-ion battery pack for PHEV using a hybrid optimization method[J]. Applied Energy. 2014;115:591-602.
This paper outlines a method for optimizing the design of a lithium-ion battery pack for hybrid vehicle applications using a hybrid numerical optimization method that combines multiple individual optimizers. A gradient-free optimizer (ALPSO) is coupled with a gradient-based optimizer (SNOPT) to solve a mixed-integer nonlinear battery pack design problem. This method enables maximizing the properties of a battery pack subjected to multiple safety and performance constraints. The optimization framework is applied to minimize the mass, volume and material costs. The optimized pack design satisfies the energy and power constraints exactly and shows 13.9–18% improvement in battery pack properties over initial designs. The optimal pack designs also performed better in driving cycle tests, resulting in 23.1–32.8% increase in distance covered per unit of battery performance metric, where the metric is either mass, volume or material cost.
本文概述了一种混合动力汽车用锂离子电池组的优化设计方法，该方法采用了混合数值优化方法，该方法结合了多个单独的优化程序。为了解决混合整数非线性电池组的设计问题，将无梯度优化器与基于梯度的优化器相结合。这种方法能够最大限度地提高电池组在多重安全和性能约束下的性能。优化框架的应用，最大限度地减少了质量、体积和材料成本。优化的电池组设计完全满足能量和功率限制，与初始设计相比，电池组性能提高了13.9-18%。最佳电池组设计在驾驶循环试验中也表现得更好，从而使每单位电池性能指标覆盖的距离增加了23.1–32.8%，其中该指标为质量、体积或材料成本。
14. Pilley S, Morkos B, Alfalahi, M. Integration and Modularity Analysis for Improving Hybrid Vehicles Battery Pack Assembly (2018) SAE Technical Papers, 2018-April
The lithium ion battery is one of the key technologies of electric and hybrid vehicles. Though the electric vehicles pose a promising solution to conventional vehicles, the high cost and weight of the battery package makes the electric vehicle less competitive in the market. As the current researchers focus on making the battery pack more affordable, an approach can also be made in modularizing and speeding up the assembly process of these battery packs. Therefore, this paper focuses on achieving a smaller, lighter and less expensive battery pack suitable for global production using Design for Assembly (DFA) principle. The approach includes considering a battery pack of Audi Q5 as a case study and studying its assembly sequences. DFA principles would be applied to the assembly design, to simplify/reduce its components through part integration, and making recommendations to modularize the design so that similar assembly processes can be used for variety of battery requirements.
锂离子电池是电动汽车和混合动力汽车的关键技术之一。虽然电动汽车是传统汽车的一个有前途的解决方案，但电池组的高成本和重量使电动汽车在市场上的竞争力降低。随着目前研究人员的重点放在使电池组更便宜，也可以在模块化和加快这些电池组的组装过程中采取一种方法。因此，本文的重点是实现一个更小，更轻，更便宜的电池组适合全球生产使用的设计为装配（DFA）的原则。该方法包括以奥迪Q5电池组为例，研究其装配顺序。将DFA原则应用于装配设计，通过零件集成简化/减少其组件，并提出模块化设计建议，以便类似的装配过程可用于各种电池要求。
15. Liu Z, Tan C, Leng F. A reliability-based design concept for lithium-ion battery pack in electric vehicles[J]. Reliability Engineering and System Safety. 2015;134:169-77.
Battery technology is an enabling technology for electric vehicles (EVs), and improving its safety and reliability while reducing its cost will benefit its application to EVs. In this paper, a method on the design and analysis of lithium-ion (Li-ion) battery pack from the reliability perspective is presented. The analysis is based on the degradation of the battery pack, which is related to the cells configuration in the battery pack and the state of health (SOH) of all the Li-ion cells in the pack. Universal Generating Function (UGF) technique is used for reliability analysis. As adding new battery cells to the battery pack in the production process can improve its reliability but it also increases cost, tradeoff between the number of the redundant battery cells, the configuration of the redundant cells and their reliability is investigated in this work.
电池技术是电动汽车的一种使能技术，在降低成本的同时提高其安全性和可靠性，将有利于电动汽车的应用。本文提出了一种从可靠性角度对锂离子电池组进行设计和分析的方法。分析基于电池组的退化，这与电池组中的电池配置和电池组中所有锂离子电池的健康状态（SOH）有关。可靠性分析采用了通用生成函数（UGF）技术。由于在电池组的生产过程中加入新的电池组可以提高电池组的可靠性，但同时也增加了成本，因此本文研究了冗余电池组的数量、冗余电池组的配置及其可靠性之间的权衡。
