固有不安全电池技术的安全碰撞集成

电动汽车发展受到以下两个主要因素的制约：较重的质量和有限的纯电动驱动范围。对电动汽车进行碰撞安全设计时，在满足保护车内乘员和其它道路使用者安全的同时，还需要考虑碰撞发生时电池系统产生的危害。设计时，为保证电池保护壳和电池形变为零，则会严格限制设计人员对电动汽车各部件布置的设计。虽然电池结构的加强可提高电池碰撞时的安全性，但会使电池系统增加额外的质量。为了更好地利用有限的空间，需要对牵引电池的变形和破坏特性进行分析。因此，基于电池特性及碰撞安全标准，对电动汽车碰撞时电池的变形和破坏特性进行了分析，并将分析过程集成到电动汽车的设计中。

介绍了汽车电池的相关术语及其工作原理。分析了电池的危害，其包括电力驱动所需的高电压以及电池产生的化学危害。电池过充、过热或发生机械变形时，电池内的组成物质会产生有毒气体和大量的热量。利用Abaqus建立电池的有限元模型及电池组件机械变形有限元模型。虽然碰撞发生的实际时间只有100ms，但利用求解器求解时却需要几个小时。因而，建立有限元模型时，需要平衡精度与计算时间的关系。本文只将电池系统中必要的组件和结构计入到有限元模型中，并结合给出的有限元模型计算所需要的参数如弹性模量、体积模量、密度、应力应变曲线等，然后对整车碰撞电池的破坏特性进行模拟。将该分析过程集成到电动汽车的设计中，对电池结构及其保护装置进行重新设计，则有利于减轻电池质量；或在不改变电池质量的同时增加电池容量，可实现电动汽车续驶里程的增加。

刊名：e&i Elektrotechnik und Informationstechnik（英）

刊期：2015年第132期

作者：W. Leitgeb et al

编译：陈丁跃