汽车电池包底部异物碰撞损伤分析
发布时间：2021-11-25 23:20
汽车动力电池包作为电动汽车的储能元件,常布置在车身地板底部,其底部受到高速异物碰撞时具有极大的危险性,可能造成车辆的自燃、爆炸等危险后果。因此,开展汽车电池包底部异物碰撞的损伤及影响因素研究,对于认识汽车电池包底部碰撞损伤机理和提高电动汽车的行驶安全性具有重要意义和应用价值。首先,剖析了一例电动汽车电池包底部碰撞起火的事故,分析了汽车电池包底部发生碰撞的条件和各主要影响因素之间的关系。对道路异物与电池包底部异物碰撞工况进行分类,根据道路异物对电池包底部造成的损伤形式,归纳出三种类型的道路异物并进行模型参数化。随后结合汽车火灾事故的剖析和电动汽车底部结构的特点,构建了常见的、危险性高的电池包底部异物碰撞模型,并探讨了影响底部碰撞力大小的主要因素,为电池包底部异物碰撞仿真分析奠定模型和理论基础。其次,对方形铝壳锂电池进行垂向挤压试验研究,探究在机械载荷下单体电池和电池内芯在垂直方向的力学特征,发现了单体电池在垂向加载过程中存在四个不同的变形阶段。根据单体电池垂向变形量与电压、温度的变化关系,建立方形铝壳锂电池在底部挤压下的短路失效判定准则,实现电池变形量与内部短路的精确关联。此外对单体电池...
【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】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车电池电池包
华南理工大学硕士学位论文22019年，某品牌送修的电动汽车在服务网点停车场内引发自燃案件。据相关部门确认，此起火车辆送修前底部结构经历过道路异物碰撞，造成汽车电池包箱体和内部降温部件严重损伤，而后这些受损伤的部件相互接触引发内部短路，造成此次车辆燃烧事故，事故后果如图1-2所示，表1-1列出了一些新能源车由于底部异物碰撞而起火的安全事故。a）电动汽车底部金属异物穿刺b）电动汽车底部异物碰撞后自燃图1-2道路异物碰撞引发的后果表1-12013~2020年报道的新能源汽车碰撞起火案件日期地点事故概述事故原因2013.10美国特斯拉ModelS撞上道路金属物体导致着火金属块撞击电池模块导致起火2013.11美国特斯拉ModelS底盘撞上道路金属杆而起火道路金属杆刺穿电池导致起火2015.11深圳面包车追尾比亚迪电动车，相撞部位起火碰撞挤压变形，短路起火2016.10临沂知豆电动汽车行驶时底盘被下水道铁网穿刺电池机械变形，短路自燃2017.06山东特斯拉ModelS碰撞护栏后起火碰撞护栏后起火爆炸2018.05美国特斯拉ModelS高速撞墙后立即起火高速撞击导致电池变形起火2018.05瑞士特斯拉ModelS撞上隔离带，车辆翻转起火电池受到严重碰撞变形而起火2018.09福州比亚迪撞上路边护栏后自燃电池受到挤压变形，短路自燃2019.04西安蔚来新能源ES8汽车停车时发生自燃底盘遭受过严重撞击2019.08南宁行驶中的云度π3电动汽车发生燃烧底盘遭受过严重撞击2019.08深圳行驶中的猎豹CS9纯电动汽车发生自燃电池包底板遭受过剧烈撞击2020.02美国保时捷Taycan电动车在住宅内自燃爆炸电池包底部受到过异物撞击
第一章绪论3我国路况复杂，路面质量参差不齐，车辆行驶在凹坑等久经失修的路段、山体落石经常掉落的路段或者由于通行者承载的货物掉落的路段时，容易发生车辆底部碰撞。据不完全统计，2017年的前十年间，仅高速公路上由于路产损坏掉落物或者其他路面行驶车辆的掉落物而造成的车辆碰撞赔偿事故就占全部赔偿事故的50%，可见道路异物对我国的道路状况已经构成威胁，特别是影响在道路上高速行驶的、动力电池包安装在车身底部的新能源汽车的安全。综上所述，随着路面上新能源车辆的增多，关于新能源车辆的安全事故也在增多，而由于电池包一体化的结构、安装位置的特殊性和路况的复杂性，使得电池包底部异物碰撞起火事故在新能源车辆安全事故中占据比例越来越大，对汽车电池包进行底部异物碰撞损伤及影响因素分析，能更好地认识电池包在底部异物碰撞下的变形过程与损伤机理，对于开发电池包底部碰撞评价体系、对电池包进行底部结构防护设计和提高新能源车辆行驶安全性具有一定的应用价值和借鉴意义。1.2国内外电池包碰撞安全性研究现状1.2.1单体电池力学行为研究现状国内外研究人员从微观层面的电池材料本构模型[4-7]、到中观层面的电池单体[8-20]、再到宏观层面的电池模块和汽车电池包[21-25]等多个维度下，试验研究和模拟分析锂离子电池在挤压、碰撞、穿刺等条件下的安全性，取得了一定的成果，如图1-3所示。图1-3锂离子电池在多个尺度下的研究现状
【参考文献】：
期刊论文
[1]软包锂离子电池应力特性及其建模[J]. 尤贺泽,戴海峰,于臣臣,魏学哲. 同济大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]纯电动汽车追尾碰撞安全性能优化研究[J]. 施卢丹,颜先华,黄正军,易舒. 公路与汽运. 2020(01)
[3]软包锂离子电池极片断裂机理与防护措施研究[J]. 张军,曾铖,邹舜章,高峰,罗青. 电源技术. 2019(11)
[4]软包锂电池在适当压力下的膨胀及寿命研究[J]. 张军,曾云路,邹舜章,罗青. 电源技术. 2019(10)
[5]新能源车市热度不减[J]. 谭晶宝. 汽车观察. 2019(08)
[6]某电动汽车侧碰安全性能提升与动力电池响应分析[J]. 欧阳威,王丽娟,陈宗渝,曾泽江,戴莉莉. 南昌大学学报(工科版). 2019(02)
[7]机械外力下动力电池包的系统安全性分析与评价[J]. 李志杰,陈吉清,兰凤崇,郑文杰. 机械工程学报. 2019(12)
[8]圆柱型磷酸铁锂电池针刺热失控实验研究[J]. 李宇,杜建华,杨世治,张萌启,涂然,张认成,毕坤. 储能科学与技术. 2019(03)
[9]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)
[10]软包锂离子电池模块结构压力的优化[J]. 张军,韩旭,胡春姣,张华平,张练达. 汽车工程. 2016(06)
硕士论文
[1]纯电动汽车动力电池包箱体结构轻量化设计与优化[D]. 王品健.湖南大学 2018
[2]某纯电动汽车电池箱结构设计分析及优化[D]. 姜高松.湖南大学 2016
[3]电动汽车动力电池箱结构稳健优化设计[D]. 王露.北京理工大学 2016
[4]基于侧面碰撞安全性的电动汽车车门结构多学科优化[D]. 曹诚.合肥工业大学 2015
[5]聚乙烯锂离子电池隔膜的研究[D]. 陈俊钊.华南理工大学 2014
[6]基于LS-DYNA的电动汽车正面碰撞仿真研究[D]. 侯永康.合肥工业大学 2012
[7]基于多目标拓扑优化的电动汽车正碰安全性研究[D]. 谢伦杰.湖南大学 2012
[8]电动汽车正面碰撞仿真分析[D]. 杨华.武汉理工大学 2008
本文编号：3518979
【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】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车电池电池包
华南理工大学硕士学位论文22019年，某品牌送修的电动汽车在服务网点停车场内引发自燃案件。据相关部门确认，此起火车辆送修前底部结构经历过道路异物碰撞，造成汽车电池包箱体和内部降温部件严重损伤，而后这些受损伤的部件相互接触引发内部短路，造成此次车辆燃烧事故，事故后果如图1-2所示，表1-1列出了一些新能源车由于底部异物碰撞而起火的安全事故。a）电动汽车底部金属异物穿刺b）电动汽车底部异物碰撞后自燃图1-2道路异物碰撞引发的后果表1-12013~2020年报道的新能源汽车碰撞起火案件日期地点事故概述事故原因2013.10美国特斯拉ModelS撞上道路金属物体导致着火金属块撞击电池模块导致起火2013.11美国特斯拉ModelS底盘撞上道路金属杆而起火道路金属杆刺穿电池导致起火2015.11深圳面包车追尾比亚迪电动车，相撞部位起火碰撞挤压变形，短路起火2016.10临沂知豆电动汽车行驶时底盘被下水道铁网穿刺电池机械变形，短路自燃2017.06山东特斯拉ModelS碰撞护栏后起火碰撞护栏后起火爆炸2018.05美国特斯拉ModelS高速撞墙后立即起火高速撞击导致电池变形起火2018.05瑞士特斯拉ModelS撞上隔离带，车辆翻转起火电池受到严重碰撞变形而起火2018.09福州比亚迪撞上路边护栏后自燃电池受到挤压变形，短路自燃2019.04西安蔚来新能源ES8汽车停车时发生自燃底盘遭受过严重撞击2019.08南宁行驶中的云度π3电动汽车发生燃烧底盘遭受过严重撞击2019.08深圳行驶中的猎豹CS9纯电动汽车发生自燃电池包底板遭受过剧烈撞击2020.02美国保时捷Taycan电动车在住宅内自燃爆炸电池包底部受到过异物撞击
第一章绪论3我国路况复杂，路面质量参差不齐，车辆行驶在凹坑等久经失修的路段、山体落石经常掉落的路段或者由于通行者承载的货物掉落的路段时，容易发生车辆底部碰撞。据不完全统计，2017年的前十年间，仅高速公路上由于路产损坏掉落物或者其他路面行驶车辆的掉落物而造成的车辆碰撞赔偿事故就占全部赔偿事故的50%，可见道路异物对我国的道路状况已经构成威胁，特别是影响在道路上高速行驶的、动力电池包安装在车身底部的新能源汽车的安全。综上所述，随着路面上新能源车辆的增多，关于新能源车辆的安全事故也在增多，而由于电池包一体化的结构、安装位置的特殊性和路况的复杂性，使得电池包底部异物碰撞起火事故在新能源车辆安全事故中占据比例越来越大，对汽车电池包进行底部异物碰撞损伤及影响因素分析，能更好地认识电池包在底部异物碰撞下的变形过程与损伤机理，对于开发电池包底部碰撞评价体系、对电池包进行底部结构防护设计和提高新能源车辆行驶安全性具有一定的应用价值和借鉴意义。1.2国内外电池包碰撞安全性研究现状1.2.1单体电池力学行为研究现状国内外研究人员从微观层面的电池材料本构模型[4-7]、到中观层面的电池单体[8-20]、再到宏观层面的电池模块和汽车电池包[21-25]等多个维度下，试验研究和模拟分析锂离子电池在挤压、碰撞、穿刺等条件下的安全性，取得了一定的成果，如图1-3所示。图1-3锂离子电池在多个尺度下的研究现状
【参考文献】：
期刊论文
[1]软包锂离子电池应力特性及其建模[J]. 尤贺泽,戴海峰,于臣臣,魏学哲. 同济大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]纯电动汽车追尾碰撞安全性能优化研究[J]. 施卢丹,颜先华,黄正军,易舒. 公路与汽运. 2020(01)
[3]软包锂离子电池极片断裂机理与防护措施研究[J]. 张军,曾铖,邹舜章,高峰,罗青. 电源技术. 2019(11)
[4]软包锂电池在适当压力下的膨胀及寿命研究[J]. 张军,曾云路,邹舜章,罗青. 电源技术. 2019(10)
[5]新能源车市热度不减[J]. 谭晶宝. 汽车观察. 2019(08)
[6]某电动汽车侧碰安全性能提升与动力电池响应分析[J]. 欧阳威,王丽娟,陈宗渝,曾泽江,戴莉莉. 南昌大学学报(工科版). 2019(02)
[7]机械外力下动力电池包的系统安全性分析与评价[J]. 李志杰,陈吉清,兰凤崇,郑文杰. 机械工程学报. 2019(12)
[8]圆柱型磷酸铁锂电池针刺热失控实验研究[J]. 李宇,杜建华,杨世治,张萌启,涂然,张认成,毕坤. 储能科学与技术. 2019(03)
[9]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)
[10]软包锂离子电池模块结构压力的优化[J]. 张军,韩旭,胡春姣,张华平,张练达. 汽车工程. 2016(06)
硕士论文
[1]纯电动汽车动力电池包箱体结构轻量化设计与优化[D]. 王品健.湖南大学 2018
[2]某纯电动汽车电池箱结构设计分析及优化[D]. 姜高松.湖南大学 2016
[3]电动汽车动力电池箱结构稳健优化设计[D]. 王露.北京理工大学 2016
[4]基于侧面碰撞安全性的电动汽车车门结构多学科优化[D]. 曹诚.合肥工业大学 2015
[5]聚乙烯锂离子电池隔膜的研究[D]. 陈俊钊.华南理工大学 2014
[6]基于LS-DYNA的电动汽车正面碰撞仿真研究[D]. 侯永康.合肥工业大学 2012
[7]基于多目标拓扑优化的电动汽车正碰安全性研究[D]. 谢伦杰.湖南大学 2012
[8]电动汽车正面碰撞仿真分析[D]. 杨华.武汉理工大学 2008
本文编号：3518979
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3518979.html
