近年來(lái),隨著電池技術(shù)的不斷提高,新能源汽車(chē)的占比逐年增加。盡管新能源汽車(chē)在能源消耗和環(huán)境問(wèn)題方面比傳統(tǒng)汽車(chē)更有優(yōu)勢(shì),但在發(fā)生碰撞事故時(shí),新能源汽車(chē)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(dòng)力電池包的安全性問(wèn)題引起了人們的重點(diǎn)關(guān)注。為了改善汽車(chē)電池包的防撞性能,并提高汽車(chē)的行駛安全性,有必要研究鋰電池單體和動(dòng)力電池包在碰撞條件下的失效條件,對(duì)改善新能源汽車(chē)的碰撞安全性評(píng)價(jià)具有重要意義。本文主要圍繞動(dòng)力電池包在沖擊工況下的力學(xué)響應(yīng)性能展開(kāi),研究?jī)?nèi)容主要包括多工況電池力學(xué)性能測(cè)試與建模及其性能評(píng)價(jià)、電池包多工況碰撞安全性分析與層級(jí)結(jié)構(gòu)耐撞性及其在電池包中的應(yīng)用。首先,以動(dòng)力鋰電池為研究對(duì)象,開(kāi)展了多種工況的破壞性實(shí)驗(yàn)（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(shí)驗(yàn)工況）,記錄電池遭到破壞失效時(shí)的力位移曲線(xiàn)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(duì)電池?fù)p傷容限的影響。其次,通過(guò)隔膜分割建立動(dòng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度高,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性,并基于電... 

【文章來(lái)源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：113 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

汽車(chē)保有量增加帶來(lái)的副作用

3輛藍(lán)色特斯拉ModelS在美國(guó)弗羅里達(dá)州戴維發(fā)生車(chē)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(chē)庫(kù)內(nèi)發(fā)生自燃(圖1.2(c))；2019年6月14日，一輛白色蔚來(lái)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(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)電池包的保護(hù)不足，造成電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)車(chē)的安全性設(shè)計(jì)與分析已經(jīng)是制約電動(dòng)車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，如何完善電池組件的保護(hù)并設(shè)計(jì)具有高安全性的電池包是汽車(chē)安全研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。(a)比亞迪電動(dòng)汽車(chē)碰撞起火(b)特斯拉ModelS起火(c)特斯拉ModelS自燃起火(d)蔚來(lái)ES8自燃起火圖1.2新能源電動(dòng)車(chē)起火事件1.2動(dòng)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(jī)械等方面，是一個(gè)多物理場(chǎng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，安全性研究需要兼顧各個(gè)方面的影響，特別是化學(xué)特性�；瘜W(xué)變化是一個(gè)逐漸衰減，并且不易覺(jué)察的過(guò)程，而發(fā)生劇烈反應(yīng)時(shí)也不易于在短時(shí)間預(yù)測(cè)電池包狀況。因此如何將復(fù)雜的化學(xué)變化通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械性能變化來(lái)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(zhǎng)期安全、耐用，電池包系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)變得尤為重要，在電池包系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要關(guān)注電池包系統(tǒng)設(shè)計(jì)“鐵三角”，如圖1.3所示。電池包系統(tǒng)設(shè)計(jì)“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(jì)“鐵三角”不同的廠(chǎng)商針對(duì)不同的車(chē)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(huì)存在差異，但是都離不開(kāi)電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“鐵三角”如圖1.4：電池技術(shù)包括電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，仿真分析，安全設(shè)計(jì)與分析，可靠性分析，壽命預(yù)測(cè)，電池試驗(yàn)等。成組技術(shù)包括電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，仿真分析，熱管理，電連接，線(xiàn)束設(shè)計(jì)，系統(tǒng)安全性分析，電池包試驗(yàn)等。BMS技術(shù)包括系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，嵌入式軟硬件開(kāi)發(fā)，軟硬件測(cè)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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