車(chē)用動(dòng)力電池包受到局部擠壓導(dǎo)致短路失效是電動(dòng)汽車(chē)碰撞事故中危險(xiǎn)性比較高的典型工況,尤其動(dòng)力電池包常布置在車(chē)身地板底部,也尚未制定安全標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)計(jì),低離地間隙引發(fā)更嚴(yán)重的碰撞事故,因此開(kāi)展車(chē)用動(dòng)力電池包底部碰撞安全性研究,對(duì)于提高動(dòng)力電池包底部防護(hù)安全和電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)安全性具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。首先,從道路異物安全事故數(shù)據(jù)深入分析,對(duì)道路異物的關(guān)鍵特征進(jìn)行簡(jiǎn)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(chē)用動(dòng)力電池包底部碰撞運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,真實(shí)、客觀反映動(dòng)力電池包底部碰撞響應(yīng)。然后結(jié)合有限元仿真和球頭擠壓試驗(yàn),探討了薄板在機(jī)械加載下的變形失效機(jī)理,基于應(yīng)變硬化材料理論,得出臨界失效位移和最大加載力的兩個(gè)簡(jiǎn)單表達(dá)式,應(yīng)用于車(chē)用動(dòng)力電池包底部結(jié)構(gòu)失效預(yù)測(cè)分析。其次,對(duì)方形鋁殼磷酸鐵鋰電池進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)和電池拆解觀察,發(fā)現(xiàn)電池宏觀力學(xué)響應(yīng)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(jī)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(xué)參數(shù):電池壓縮變形量在4.5 mm以?xún)?nèi)安全,在4.5⁶

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(tái)示例圖1-2 一體化電池包近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車(chē)推廣進(jìn)程的加快，產(chǎn)銷(xiāo)量快速增加，電動(dòng)汽車(chē)安全問(wèn)題也愈發(fā)突出，由于鋰離子電池失效導(dǎo)致的一些火災(zāi)和爆炸事件屢見(jiàn)不鮮[2-5]，逐年上升的事故率，為電動(dòng)汽車(chē)安全性敲響了警鐘，電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)事故的綜合統(tǒng)計(jì)調(diào)查顯示[5]，約三分之一的火災(zāi)事故是由道路異物撞擊或其他類(lèi)型的機(jī)械載荷造成的，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012~2019 年發(fā)生的新能源汽車(chē)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(shè)計(jì)至關(guān)重要，如圖 1-3 所示。a）小型電動(dòng)汽車(chē)碰撞模型 b）偏置碰撞模擬圖1-3 小型電動(dòng)汽車(chē)模擬碰撞分析Xia 等人[16]對(duì)包含一種大規(guī)格軟包電池的模塊進(jìn)行了降落塔測(cè)試，測(cè)試試驗(yàn)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(cè)試J. Kukreja 等人[17]通過(guò)有限元模擬進(jìn)行整車(chē)碰撞分析對(duì)多個(gè)電池組配置進(jìn)行了比較，表明使用多功能（耐損傷和能量存儲(chǔ)）電池系統(tǒng)來(lái)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(dòng)汽車(chē)的優(yōu)化存儲(chǔ)集成項(xiàng)目）[18]和 SmartBatt[19]研究了電動(dòng)汽車(chē)整體承受不同沖擊載荷的場(chǎng)景，包括 EuroNCAP單點(diǎn)側(cè)面沖擊，補(bǔ)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池機(jī)械完整性研究現(xiàn)狀和展望[J]. 許駿,王璐冰,劉冰河.  汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]電動(dòng)汽車(chē)電池包箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)碰撞變形與響應(yīng)分析[J]. 蘭鳳崇,劉金,陳吉清,黃培鑫.  華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(02)
[3]純電動(dòng)客車(chē)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(xué)學(xué)報(bào). 2013(03)
[4]低速大質(zhì)量球頭彈沖擊下薄板穿甲破壞機(jī)理數(shù)值分析[J]. 侯海量,朱錫,李偉,梅志遠(yuǎn),宮政.  振動(dòng)與沖擊. 2008(01)

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



本文編號(hào)：3243539