车用动力电池包底部碰撞安全性分析
发布时间：2021-06-22 21:12
车用动力电池包受到局部挤压导致短路失效是电动汽车碰撞事故中危险性比较高的典型工况,尤其动力电池包常布置在车身地板底部,也尚未制定安全标准生产设计,低离地间隙引发更严重的碰撞事故,因此开展车用动力电池包底部碰撞安全性研究,对于提高动力电池包底部防护安全和电动汽车的整车安全性具有重要意义和实用价值。首先,从道路异物安全事故数据深入分析,对道路异物的关键特征进行简化提取,建立道路异物几何参数结构模型,并构建车用动力电池包底部碰撞运动学模型,真实、客观反映动力电池包底部碰撞响应。然后结合有限元仿真和球头挤压试验,探讨了薄板在机械加载下的变形失效机理,基于应变硬化材料理论,得出临界失效位移和最大加载力的两个简单表达式,应用于车用动力电池包底部结构失效预测分析。其次,对方形铝壳磷酸铁锂电池进行了压缩试验和电池拆解观察,发现电池宏观力学响应变化特征、变形失效模式以及电池内芯损伤三者高度一致,分析了电池不同阶段变形失效机理及其短路的原因,为锂离子电池有限元模型的建立提供材料参数和电池短路失效参数化,得出表征电池内部短路失效的力学参数:电池压缩变形量在4.5 mm以内安全,在4.56
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
早期典型电池包结构
如图 1-2 所示。a）特斯拉 Model 3 b）大众 MEB 平台示例图1-2 一体化电池包近年来，随着电动汽车推广进程的加快，产销量快速增加，电动汽车安全问题也愈发突出，由于锂离子电池失效导致的一些火灾和爆炸事件屡见不鲜[2-5]，逐年上升的事故率，为电动汽车安全性敲响了警钟，电动汽车火灾事故的综合统计调查显示[5]，约三分之一的火灾事故是由道路异物撞击或其他类型的机械载荷造成的，据不完全统计，2012~2019 年发生的新能源汽车碰撞安全事故如表 1-1 所示。电池包电池包电池包电池包
设计至关重要，如图 1-3 所示。a）小型电动汽车碰撞模型 b）偏置碰撞模拟图1-3 小型电动汽车模拟碰撞分析Xia 等人[16]对包含一种大规格软包电池的模块进行了降落塔测试，测试试验表明模块在 X，Y 方向上的耐冲击能力比在 Z 方向上高两倍，而且电池模块在压痕下的临界位移比电池单体大得多，如图 1-4 所示。图1-4 电池模块的滥用测试J. Kukreja 等人[17]通过有限元模拟进行整车碰撞分析对多个电池组配置进行了比较，表明使用多功能（耐损伤和能量存储）电池系统来确保电池安全并有助于整体碰撞中的能量吸收。Optimised Storage Integration for the Electric Car（电动汽车的优化存储集成项目）[18]和 SmartBatt[19]研究了电动汽车整体承受不同冲击载荷的场景，包括 EuroNCAP单点侧面冲击，补偿变形障碍，前部碰撞和后部碰撞。在 50km/h 的侧面角度柱碰撞下
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池机械完整性研究现状和展望[J]. 许骏,王璐冰,刘冰河. 汽车安全与节能学报. 2017(01)
[2]电动汽车电池包箱体及内部结构碰撞变形与响应分析[J]. 兰凤崇,刘金,陈吉清,黄培鑫. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]纯电动客车侧碰撞有限元建模及仿真分析[J]. 王震坡,王越. 北京理工大学学报. 2013(03)
[4]低速大质量球头弹冲击下薄板穿甲破坏机理数值分析[J]. 侯海量,朱锡,李伟,梅志远,宫政. 振动与冲击. 2008(01)
硕士论文
[1]电动客车侧向被动安全仿真与结构优化研究[D]. 崔佳.北京理工大学 2015
本文编号：3243539
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
早期典型电池包结构
如图 1-2 所示。a）特斯拉 Model 3 b）大众 MEB 平台示例图1-2 一体化电池包近年来，随着电动汽车推广进程的加快，产销量快速增加，电动汽车安全问题也愈发突出，由于锂离子电池失效导致的一些火灾和爆炸事件屡见不鲜[2-5]，逐年上升的事故率，为电动汽车安全性敲响了警钟，电动汽车火灾事故的综合统计调查显示[5]，约三分之一的火灾事故是由道路异物撞击或其他类型的机械载荷造成的，据不完全统计，2012~2019 年发生的新能源汽车碰撞安全事故如表 1-1 所示。电池包电池包电池包电池包
设计至关重要，如图 1-3 所示。a）小型电动汽车碰撞模型 b）偏置碰撞模拟图1-3 小型电动汽车模拟碰撞分析Xia 等人[16]对包含一种大规格软包电池的模块进行了降落塔测试，测试试验表明模块在 X，Y 方向上的耐冲击能力比在 Z 方向上高两倍，而且电池模块在压痕下的临界位移比电池单体大得多，如图 1-4 所示。图1-4 电池模块的滥用测试J. Kukreja 等人[17]通过有限元模拟进行整车碰撞分析对多个电池组配置进行了比较，表明使用多功能（耐损伤和能量存储）电池系统来确保电池安全并有助于整体碰撞中的能量吸收。Optimised Storage Integration for the Electric Car（电动汽车的优化存储集成项目）[18]和 SmartBatt[19]研究了电动汽车整体承受不同冲击载荷的场景，包括 EuroNCAP单点侧面冲击，补偿变形障碍，前部碰撞和后部碰撞。在 50km/h 的侧面角度柱碰撞下
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池机械完整性研究现状和展望[J]. 许骏,王璐冰,刘冰河. 汽车安全与节能学报. 2017(01)
[2]电动汽车电池包箱体及内部结构碰撞变形与响应分析[J]. 兰凤崇,刘金,陈吉清,黄培鑫. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]纯电动客车侧碰撞有限元建模及仿真分析[J]. 王震坡,王越. 北京理工大学学报. 2013(03)
[4]低速大质量球头弹冲击下薄板穿甲破坏机理数值分析[J]. 侯海量,朱锡,李伟,梅志远,宫政. 振动与冲击. 2008(01)
硕士论文
[1]电动客车侧向被动安全仿真与结构优化研究[D]. 崔佳.北京理工大学 2015
本文编号：3243539
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3243539.html
