固有不安全電池技術的安全碰撞集成

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固有不安全電池技術的安全碰撞集成

電動汽車發展受到以下兩個主要因素的制約：較重的質量和有限的純電動驅動范圍。對電動汽車進行碰撞安全設計時，在滿足保護車內乘員和其它道路使用者安全的同時，還需要考慮碰撞發生時電池系統產生的危害。設計時，為保證電池保護殼和電池形變為零，則會嚴格限制設計人員對電動汽車各部件布置的設計。雖然電池結構的加強可提高電池碰撞時的安全性，但會使電池系統增加額外的質量。為了更好地利用有限的空間，需要對牽引電池的變形和破壞特性進行分析。因此，基于電池特性及碰撞安全標準，對電動汽車碰撞時電池的變形和破壞特性進行了分析，并將分析過程集成到電動汽車的設計中。

介紹了汽車電池的相關術語及其工作原理。分析了電池的危害，其包括電力驅動所需的高電壓以及電池產生的化學危害。電池過充、過熱或發生機械變形時，電池內的組成物質會產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械變形有限元模型。雖然碰撞發生的實際時間只有100ms，但利用求解器求解時卻需要幾個小時。因而，建立有限元模型時，需要平衡精度與計算時間的關系。本文只將電池系統中必要的組件和結構計入到有限元模型中，并結合給出的有限元模型計算所需要的參數如彈性模量、體積模量、密度、應力應變曲線等，然后對整車碰撞電池的破壞特性進行模擬。將該分析過程集成到電動汽車的設計中，對電池結構及其保護裝置進行重新設計，則有利于減輕電池質量；或在不改變電池質量的同時增加電池容量，可實現電動汽車續駛里程的增加。

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