近年來,隨著電池技術(shù)的不斷提高,新能源汽車的占比逐年增加。盡管新能源汽車在能源消耗和環(huán)境問題方面比傳統(tǒng)汽車更有優(yōu)勢,但在發(fā)生碰撞事故時,新能源汽車的電池包易發(fā)生起火燃燒甚至爆炸,危害駕駛者的人身安全,因此,動力電池包的安全性問題引起了人們的重點關(guān)注。為了改善汽車電池包的防撞性能,并提高汽車的行駛安全性,有必要研究鋰電池單體和動力電池包在碰撞條件下的失效條件,對改善新能源汽車的碰撞安全性評價具有重要意義。本文主要圍繞動力電池包在沖擊工況下的力學(xué)響應(yīng)性能展開,研究內(nèi)容主要包括多工況電池力學(xué)性能測試與建模及其性能評價、電池包多工況碰撞安全性分析與層級結(jié)構(gòu)耐撞性及其在電池包中的應(yīng)用。首先,以動力鋰電池為研究對象,開展了多種工況的破壞性實驗（包括平板擠壓,內(nèi)芯擠壓,正面局部擠壓以及側(cè)面局部擠壓等8組極端實驗工況）,記錄電池遭到破壞失效時的力位移曲線和電池的電壓變化,并分析電池的力學(xué)響應(yīng)特性,探究擠壓位置和擠壓面對電池?fù)p傷容限的影響。其次,通過隔膜分割建立動力電池細(xì)化模型,以隔膜破裂作為電池短路的標(biāo)志,將電池內(nèi)部短路的化學(xué)失效轉(zhuǎn)化為力學(xué)失效。數(shù)值分析與實驗數(shù)據(jù)吻合度高,驗證了模型的準(zhǔn)確性,并基于電... 

【文章來源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

汽車保有量增加帶來的副作用

3輛藍(lán)色特斯拉ModelS在美國弗羅里達(dá)州戴維發(fā)生車禍，起火燃燒，駕駛員不幸遇難(圖1.2(b))；2019年4月，一輛特斯拉ModelS在上海一地下停車庫內(nèi)發(fā)生自燃(圖1.2(c))；2019年6月14日，一輛白色蔚來ES8在湖北武漢自燃(圖1.2(d))。分析事故我們可以發(fā)現(xiàn)，很多交通事故并不是直接致命的碰撞，而是防護結(jié)構(gòu)對電池包的保護不足，造成電動汽車起火，使得乘員受到二次傷害，造成更加嚴(yán)重的后果。因此，電動車的安全性設(shè)計與分析已經(jīng)是制約電動車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，如何完善電池組件的保護并設(shè)計具有高安全性的電池包是汽車安全研究的重點和難點。(a)比亞迪電動汽車碰撞起火(b)特斯拉ModelS起火(c)特斯拉ModelS自燃起火(d)蔚來ES8自燃起火圖1.2新能源電動車起火事件1.2動力鋰電池包的基本概述電池包系統(tǒng)的研究涉及化學(xué)，電學(xué)，機械等方面，是一個多物理場耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，安全性研究需要兼顧各個方面的影響，特別是化學(xué)特性。化學(xué)變化是一個逐漸衰減，并且不易覺察的過程，而發(fā)生劇烈反應(yīng)時也不易于在短時間預(yù)測電池包狀況。因此如何將復(fù)雜的化學(xué)變化通過相對簡單的機械性能變化來衡量是

4目前學(xué)術(shù)界廣泛研究的方向。為保證電池包系統(tǒng)長期安全、耐用，電池包系統(tǒng)的安全設(shè)計變得尤為重要，在電池包系統(tǒng)設(shè)計中需要關(guān)注電池包系統(tǒng)設(shè)計“鐵三角”，如圖1.3所示。電池包系統(tǒng)設(shè)計“鐵三角”包括電池技術(shù)，成組技術(shù)和BMS技術(shù)，三者各施其職，相輔相成。圖1.3電池包系統(tǒng)設(shè)計“鐵三角”不同的廠商針對不同的車型所生產(chǎn)的電池系統(tǒng)在外形，尺寸，布置和工藝上一般會存在差異，但是都離不開電池系統(tǒng)設(shè)計的“鐵三角”如圖1.4：電池技術(shù)包括電池結(jié)構(gòu)設(shè)計，仿真分析，安全設(shè)計與分析，可靠性分析，壽命預(yù)測，電池試驗等。成組技術(shù)包括電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計，仿真分析，熱管理，電連接，線束設(shè)計，系統(tǒng)安全性分析，電池包試驗等。BMS技術(shù)包括系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，嵌入式軟硬件開發(fā)，軟硬件測試，功能安全分析等。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[7]碳纖維復(fù)合材料純電動汽車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D]. 劉保公.湖南大學(xué) 2016
[8]微型純電動汽車電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計與碰撞安全性研究[D]. 郜效保.湖南大學(xué) 2016
[9]某純電動汽車電池箱結(jié)構(gòu)設(shè)計分析及優(yōu)化[D]. 姜高松.湖南大學(xué) 2016
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本文編號：3398191