電動汽車電池包底部錐狀物沖擊下的力學響應分析

黃 蘆，蘭鳳崇，陳吉清

（華南理工大學 a.機械與汽車工程學院；b.廣東省汽車工程重點實驗室，廣州 510640）

電動汽車動力電池包的安全性和可靠性一直是業界普遍關注的熱點問題，而動態速度下的底部碰撞是地面碰撞過程中的主要形式，地面沖擊物引起的地面撞擊會導致電動汽車發生非常嚴重的火災事故。但現有文獻主要是對鋰離子的單體電池的研究，對于鋰離子電池包的研究較少。2012年，Sahraei等［1］研究了在小型軟包鋰電池和圓柱形鋰電池的機械導致的短路試驗中首次測量的力位移。鄭文杰［2］研究了單體方形鋰電池的面內壓縮性能，找到了短路失效和擠壓特性的關聯，Thomas等［3］研究了方形鋰電池單體在不同動態沖擊下的失效模式，并發現2種失效模式，Lamb等［4］研究了圓柱形鋰離子電池在極端條件，如針刺、高溫下的失效情況，Xia等［5］研究了滿電下的鋰離子電池在不同加載條件下，對電池變形的影響，Xu等［6］研究了圓柱形鋰離子電池的力學強度理論，提出了一種新的電池力學完整性，Xia等［7］首次嘗試從地石撞擊的角度對圓柱形電池封裝方法的動態沖擊進行了數值研究，Zhu等［8］從對電池包箱體結構安全的角度分析了幾種結構。

現有汽車的電池包中，主要由圓柱形單體電池或方形單體電池組成，且圓柱形鋰離子電池研究較多，方形鋰離子電池較少。層疊式的方形電池與圓柱形電池相比，優勢主要是鋁殼較薄，散熱性好，電芯極片采用層疊方式，表面平整，電流密度均勻，且極片很薄，使整體電池質量較輕。……