固有不安全電池技術(shù)的安全碰撞集成

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固有不安全電池技術(shù)的安全碰撞集成

電動(dòng)汽車發(fā)展受到以下兩個(gè)主要因素的制約：較重的質(zhì)量和有限的純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)范圍。對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行碰撞安全設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足保護(hù)車內(nèi)乘員和其它道路使用者安全的同時(shí)，還需要考慮碰撞發(fā)生時(shí)電池系統(tǒng)產(chǎn)生的危害。設(shè)計(jì)時(shí)，為保證電池保護(hù)殼和電池形變?yōu)榱?，則會(huì)嚴(yán)格限制設(shè)計(jì)人員對(duì)電動(dòng)汽車各部件布置的設(shè)計(jì)。雖然電池結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)可提高電池碰撞時(shí)的安全性，但會(huì)使電池系統(tǒng)增加額外的質(zhì)量。為了更好地利用有限的空間，需要對(duì)牽引電池的變形和破壞特性進(jìn)行分析。因此，基于電池特性及碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電動(dòng)汽車碰撞時(shí)電池的變形和破壞特性進(jìn)行了分析，并將分析過(guò)程集成到電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)中。

介紹了汽車電池的相關(guān)術(shù)語(yǔ)及其工作原理。分析了電池的危害，其包括電力驅(qū)動(dòng)所需的高電壓以及電池產(chǎn)生的化學(xué)危害。電池過(guò)充、過(guò)熱或發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，電池內(nèi)的組成物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生有毒氣體和大量的熱量。利用Abaqus建立電池的有限元模型及電池組件機(jī)械變形有限元模型。雖然碰撞發(fā)生的實(shí)際時(shí)間只有100ms，但利用求解器求解時(shí)卻需要幾個(gè)小時(shí)。因而，建立有限元模型時(shí)，需要平衡精度與計(jì)算時(shí)間的關(guān)系。本文只將電池系統(tǒng)中必要的組件和結(jié)構(gòu)計(jì)入到有限元模型中，并結(jié)合給出的有限元模型計(jì)算所需要的參數(shù)如彈性模量、體積模量、密度、應(yīng)力應(yīng)變曲線等，然后對(duì)整車碰撞電池的破壞特性進(jìn)行模擬。將該分析過(guò)程集成到電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)中，對(duì)電池結(jié)構(gòu)及其保護(hù)裝置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，則有利于減輕電池質(zhì)量；或在不改變電池質(zhì)量的同時(shí)增加電池容量，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的增加。

刊名：e&i Elektrotechnik und Informationstechnik（英）

刊期：2015年第132期

作者：W. Leitgeb et al

編譯：陳丁躍