車用動力電池包受到局部擠壓導致短路失效是電動汽車碰撞事故中危險性比較高的典型工況,尤其動力電池包常布置在車身地板底部,也尚未制定安全標準生產(chǎn)設計,低離地間隙引發(fā)更嚴重的碰撞事故,因此開展車用動力電池包底部碰撞安全性研究,對于提高動力電池包底部防護安全和電動汽車的整車安全性具有重要意義和實用價值。首先,從道路異物安全事故數(shù)據(jù)深入分析,對道路異物的關(guān)鍵特征進行簡化提取,建立道路異物幾何參數(shù)結(jié)構(gòu)模型,并構(gòu)建車用動力電池包底部碰撞運動學模型,真實、客觀反映動力電池包底部碰撞響應。然后結(jié)合有限元仿真和球頭擠壓試驗,探討了薄板在機械加載下的變形失效機理,基于應變硬化材料理論,得出臨界失效位移和最大加載力的兩個簡單表達式,應用于車用動力電池包底部結(jié)構(gòu)失效預測分析。其次,對方形鋁殼磷酸鐵鋰電池進行了壓縮試驗和電池拆解觀察,發(fā)現(xiàn)電池宏觀力學響應變化特征、變形失效模式以及電池內(nèi)芯損傷三者高度一致,分析了電池不同階段變形失效機理及其短路的原因,為鋰離子電池有限元模型的建立提供材料參數(shù)和電池短路失效參數(shù)化,得出表征電池內(nèi)部短路失效的力學參數(shù):電池壓縮變形量在4.5 mm以內(nèi)安全,在4.5⁶

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

早期典型電池包結(jié)構(gòu)

如圖 1-2 所示。a）特斯拉 Model 3 b）大眾 MEB 平臺示例圖1-2 一體化電池包近年來，隨著電動汽車推廣進程的加快，產(chǎn)銷量快速增加，電動汽車安全問題也愈發(fā)突出，由于鋰離子電池失效導致的一些火災和爆炸事件屢見不鮮[2-5]，逐年上升的事故率，為電動汽車安全性敲響了警鐘，電動汽車火災事故的綜合統(tǒng)計調(diào)查顯示[5]，約三分之一的火災事故是由道路異物撞擊或其他類型的機械載荷造成的，據(jù)不完全統(tǒng)計，2012~2019 年發(fā)生的新能源汽車碰撞安全事故如表 1-1 所示。電池包電池包電池包電池包

設計至關(guān)重要，如圖 1-3 所示。a）小型電動汽車碰撞模型 b）偏置碰撞模擬圖1-3 小型電動汽車模擬碰撞分析Xia 等人[16]對包含一種大規(guī)格軟包電池的模塊進行了降落塔測試，測試試驗表明模塊在 X，Y 方向上的耐沖擊能力比在 Z 方向上高兩倍，而且電池模塊在壓痕下的臨界位移比電池單體大得多，如圖 1-4 所示。圖1-4 電池模塊的濫用測試J. Kukreja 等人[17]通過有限元模擬進行整車碰撞分析對多個電池組配置進行了比較，表明使用多功能（耐損傷和能量存儲）電池系統(tǒng)來確保電池安全并有助于整體碰撞中的能量吸收。Optimised Storage Integration for the Electric Car（電動汽車的優(yōu)化存儲集成項目）[18]和 SmartBatt[19]研究了電動汽車整體承受不同沖擊載荷的場景，包括 EuroNCAP單點側(cè)面沖擊，補償變形障礙，前部碰撞和后部碰撞。在 50km/h 的側(cè)面角度柱碰撞下

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池機械完整性研究現(xiàn)狀和展望[J]. 許駿,王璐冰,劉冰河.  汽車安全與節(jié)能學報. 2017(01)
[2]電動汽車電池包箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)碰撞變形與響應分析[J]. 蘭鳳崇,劉金,陳吉清,黃培鑫.  華南理工大學學報(自然科學版). 2017(02)
[3]純電動客車側(cè)碰撞有限元建模及仿真分析[J]. 王震坡,王越.  北京理工大學學報. 2013(03)
[4]低速大質(zhì)量球頭彈沖擊下薄板穿甲破壞機理數(shù)值分析[J]. 侯海量,朱錫,李偉,梅志遠,宮政.  振動與沖擊. 2008(01)

碩士論文
[1]電動客車側(cè)向被動安全仿真與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 崔佳.北京理工大學 2015



本文編號：3243539