汽車動力電池包作為電動汽車的儲能元件,常布置在車身地板底部,其底部受到高速異物碰撞時具有極大的危險性,可能造成車輛的自燃、爆炸等危險后果。因此,開展汽車電池包底部異物碰撞的損傷及影響因素研究,對于認識汽車電池包底部碰撞損傷機理和提高電動汽車的行駛安全性具有重要意義和應(yīng)用價值。首先,剖析了一例電動汽車電池包底部碰撞起火的事故,分析了汽車電池包底部發(fā)生碰撞的條件和各主要影響因素之間的關(guān)系。對道路異物與電池包底部異物碰撞工況進行分類,根據(jù)道路異物對電池包底部造成的損傷形式,歸納出三種類型的道路異物并進行模型參數(shù)化。隨后結(jié)合汽車火災(zāi)事故的剖析和電動汽車底部結(jié)構(gòu)的特點,構(gòu)建了常見的、危險性高的電池包底部異物碰撞模型,并探討了影響底部碰撞力大小的主要因素,為電池包底部異物碰撞仿真分析奠定模型和理論基礎(chǔ)。其次,對方形鋁殼鋰電池進行垂向擠壓試驗研究,探究在機械載荷下單體電池和電池內(nèi)芯在垂直方向的力學(xué)特征,發(fā)現(xiàn)了單體電池在垂向加載過程中存在四個不同的變形階段。根據(jù)單體電池垂向變形量與電壓、溫度的變化關(guān)系,建立方形鋁殼鋰電池在底部擠壓下的短路失效判定準則,實現(xiàn)電池變形量與內(nèi)部短路的精確關(guān)聯(lián)。此外對單體電池... 

【文章來源】：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

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

汽車電池電池包

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文22019年，某品牌送修的電動汽車在服務(wù)網(wǎng)點停車場內(nèi)引發(fā)自燃案件。據(jù)相關(guān)部門確認，此起火車輛送修前底部結(jié)構(gòu)經(jīng)歷過道路異物碰撞，造成汽車電池包箱體和內(nèi)部降溫部件嚴重損傷，而后這些受損傷的部件相互接觸引發(fā)內(nèi)部短路，造成此次車輛燃燒事故，事故后果如圖1-2所示，表1-1列出了一些新能源車由于底部異物碰撞而起火的安全事故。a）電動汽車底部金屬異物穿刺b）電動汽車底部異物碰撞后自燃圖1-2道路異物碰撞引發(fā)的后果表1-12013~2020年報道的新能源汽車碰撞起火案件日期地點事故概述事故原因2013.10美國特斯拉ModelS撞上道路金屬物體導(dǎo)致著火金屬塊撞擊電池模塊導(dǎo)致起火2013.11美國特斯拉ModelS底盤撞上道路金屬桿而起火道路金屬桿刺穿電池導(dǎo)致起火2015.11深圳面包車追尾比亞迪電動車，相撞部位起火碰撞擠壓變形，短路起火2016.10臨沂知豆電動汽車行駛時底盤被下水道鐵網(wǎng)穿刺電池機械變形，短路自燃2017.06山東特斯拉ModelS碰撞護欄后起火碰撞護欄后起火爆炸2018.05美國特斯拉ModelS高速撞墻后立即起火高速撞擊導(dǎo)致電池變形起火2018.05瑞士特斯拉ModelS撞上隔離帶，車輛翻轉(zhuǎn)起火電池受到嚴重碰撞變形而起火2018.09福州比亞迪撞上路邊護欄后自燃電池受到擠壓變形，短路自燃2019.04西安蔚來新能源ES8汽車停車時發(fā)生自燃底盤遭受過嚴重撞擊2019.08南寧行駛中的云度π3電動汽車發(fā)生燃燒底盤遭受過嚴重撞擊2019.08深圳行駛中的獵豹CS9純電動汽車發(fā)生自燃電池包底板遭受過劇烈撞擊2020.02美國保時捷Taycan電動車在住宅內(nèi)自燃爆炸電池包底部受到過異物撞擊

第一章緒論3我國路況復(fù)雜，路面質(zhì)量參差不齊，車輛行駛在凹坑等久經(jīng)失修的路段、山體落石經(jīng)常掉落的路段或者由于通行者承載的貨物掉落的路段時，容易發(fā)生車輛底部碰撞。據(jù)不完全統(tǒng)計，2017年的前十年間，僅高速公路上由于路產(chǎn)損壞掉落物或者其他路面行駛車輛的掉落物而造成的車輛碰撞賠償事故就占全部賠償事故的50%，可見道路異物對我國的道路狀況已經(jīng)構(gòu)成威脅，特別是影響在道路上高速行駛的、動力電池包安裝在車身底部的新能源汽車的安全。綜上所述，隨著路面上新能源車輛的增多，關(guān)于新能源車輛的安全事故也在增多，而由于電池包一體化的結(jié)構(gòu)、安裝位置的特殊性和路況的復(fù)雜性，使得電池包底部異物碰撞起火事故在新能源車輛安全事故中占據(jù)比例越來越大，對汽車電池包進行底部異物碰撞損傷及影響因素分析，能更好地認識電池包在底部異物碰撞下的變形過程與損傷機理，對于開發(fā)電池包底部碰撞評價體系、對電池包進行底部結(jié)構(gòu)防護設(shè)計和提高新能源車輛行駛安全性具有一定的應(yīng)用價值和借鑒意義。1.2國內(nèi)外電池包碰撞安全性研究現(xiàn)狀1.2.1單體電池力學(xué)行為研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究人員從微觀層面的電池材料本構(gòu)模型[4-7]、到中觀層面的電池單體[8-20]、再到宏觀層面的電池模塊和汽車電池包[21-25]等多個維度下，試驗研究和模擬分析鋰離子電池在擠壓、碰撞、穿刺等條件下的安全性，取得了一定的成果，如圖1-3所示。圖1-3鋰離子電池在多個尺度下的研究現(xiàn)狀

【參考文獻】：
期刊論文
[1]軟包鋰離子電池應(yīng)力特性及其建模[J]. 尤賀澤,戴海峰,于臣臣,魏學(xué)哲.  同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020(02)
[2]純電動汽車追尾碰撞安全性能優(yōu)化研究[J]. 施盧丹,顏先華,黃正軍,易舒.  公路與汽運. 2020(01)
[3]軟包鋰離子電池極片斷裂機理與防護措施研究[J]. 張軍,曾鋮,鄒舜章,高峰,羅青.  電源技術(shù). 2019(11)
[4]軟包鋰電池在適當壓力下的膨脹及壽命研究[J]. 張軍,曾云路,鄒舜章,羅青.  電源技術(shù). 2019(10)
[5]新能源車市熱度不減[J]. 譚晶寶.  汽車觀察. 2019(08)
[6]某電動汽車側(cè)碰安全性能提升與動力電池響應(yīng)分析[J]. 歐陽威,王麗娟,陳宗渝,曾澤江,戴莉莉.  南昌大學(xué)學(xué)報(工科版). 2019(02)
[7]機械外力下動力電池包的系統(tǒng)安全性分析與評價[J]. 李志杰,陳吉清,蘭鳳崇,鄭文杰.  機械工程學(xué)報. 2019(12)
[8]圓柱型磷酸鐵鋰電池針刺熱失控實驗研究[J]. 李宇,杜建華,楊世治,張萌啟,涂然,張認成,畢坤.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2019(03)
[9]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(xué)報. 2017(01)
[10]軟包鋰離子電池模塊結(jié)構(gòu)壓力的優(yōu)化[J]. 張軍,韓旭,胡春姣,張華平,張練達.  汽車工程. 2016(06)

碩士論文
[1]純電動汽車動力電池包箱體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計與優(yōu)化[D]. 王品健.湖南大學(xué) 2018
[2]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
[3]電動汽車動力電池箱結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計[D]. 王露.北京理工大學(xué) 2016
[4]基于側(cè)面碰撞安全性的電動汽車車門結(jié)構(gòu)多學(xué)科優(yōu)化[D]. 曹誠.合肥工業(yè)大學(xué) 2015
[5]聚乙烯鋰離子電池隔膜的研究[D]. 陳俊釗.華南理工大學(xué) 2014
[6]基于LS-DYNA的電動汽車正面碰撞仿真研究[D]. 侯永康.合肥工業(yè)大學(xué) 2012
[7]基于多目標拓撲優(yōu)化的電動汽車正碰安全性研究[D]. 謝倫杰.湖南大學(xué) 2012
[8]電動汽車正面碰撞仿真分析[D]. 楊華.武漢理工大學(xué) 2008



本文編號：3518979