作品来历:浙江省汽车安宁本领考虑重心试验室,吉祥汽车考虑院(宁波)有限公司0小引新能源汽车是完成汽车工业与道道交通可赓续成长的必定产品,个中电动汽车是各车企

新能源汽车是完成汽车工业与道道交通可赓续成长的必定产品,个中电动汽车是各车企的研发重心,而动力电池是电动汽车最紧张的3个中心总成之一,动力电池的底部碰撞防护本领成为考虑的重心｡

车辆正在现实行驶进程中,正在道肩石､上下陡坡､坑洼道面及石块突出道面等道面工况下,电池包底部存正在困穷物挤压及剐蹭危急,从而导致电池包变形以至分裂等,如电池包冷却体例破损､电芯热失控或内部崭露短道等地步,最终形成电池包热失控惹起起火或爆炸,是以现实行驶进程中的刻板滥用会给车辆行使带来特别大的安宁隐患｡

目前针对新能源汽车的整车碰撞试验结果阐述及计划优化紧要凑集正在车辆前碰､侧碰和后部电池包碰撞,而对电动汽车正在整车体例效用完好下电池包受底部碰撞或障碍试验的考虑较少｡Maleki和Lamb等通过分歧刻板滥用试验,来得回单体的刻板反响并阐述分歧成分对单体内短道的影响;Xia等基于碰撞进程模仿电池包的限制挤压进程,考虑单个电池单位正在底板被摧毁进程中电池失效成分的影响｡而车用动力电池体例是由众组电池单体,并附加电管制､热管制以及布局封装组件组成,酿成一个集电､热､刻板等功能于一体的繁复体例,琢磨摆设地位条件等出格性,目前没有全部成熟的底部碰撞试验技巧及干系准则｡

文中通过提取榜样底部碰撞工况,阐述车辆正在正坎场景榜样工况下产生底部碰撞的要求,取得影响底部产生碰撞的影响成分,连合工况打算正坎场景工况下的整车验证试验,并对试验后电池包底壳及内部模组布局变形､电池电压改变以及与行车困穷物间彼此感化力的联系实行考虑与阐述｡

国内道况较量繁复,底部碰撞困穷物各色各样,且底部碰撞并非真正旨趣上的交通事件,事例素材较少,讯息不全且确实性不高｡为能有用提取榜样工况,对现实事件统计中的困穷物实行归类阐述,取得困穷物榜样类型如图1所示｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

依照CJJ37—2012《都邑道道工程打算典型》,当道肩石扶植正在中央分开带､两侧分开带时,外露高度为15~20cm;当扶植正在道侧带两侧时,外露高度为10~15cm,施工偏差条件是±1cm｡另外,依照中邦交通事件序号工况深刻考虑(ChinaIn-DepthAccidentStudy,CIDAS)数据库统计,新能源车底部碰撞案例中,个中道肩石是最常睹的乘用车底部摧毁场景,而对道肩石现实高度数据统计,道肩石现实高度紧要凑集正在15~25cm,约占采样样本数据的95%,且最常睹的事件场景众以正坎导致的底部毁伤为主,正坎场景几何联系示意如图2所示｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

由图2可知,轴距为L,困穷物高度为Hg,电池包底部(假设电池包摆设于车辆底部,平行于地面)离地间隙为Hr,α为车辆纵梁平面与地面水准面的夹角,Lr为前轮距困穷物水准间隔,D为车辆行驶中的车轮直径,Dr为车辆纵梁平面与车轮核心的间隔｡由图2所示的正坎场景中车辆与道肩石相对几何联系可知,电池包底部产生碰撞的要求是:

由式(3)可得,电池包正在底部产生碰撞要求下,汽车的离地间隙Hr与轴距L､车轮直径D､车辆纵梁平面与车轮核心的笔直间隔Dr､车辆纵梁平面与地面水准夹角α及困穷物高度Hg的联系｡是以,已知电动汽车电池包的离地间隙､轮胎型号､车辆与地面的夹角及轴距,便可确定其产生底部碰撞的要求｡

正在CIDAS统计事件案例中,提取有用事件案例,个中产生概率胜过80%的速率周围睹表1,而底面道面剐蹭,个中胜过46%的速率周围为15~35km/h,试验速率采纳中央值扶植为25km/h｡

正在内部征采的101个较完好的有用案例中,案例讯息包罗事发所在的图像､车速讯息､损坏水准等,阐述展现困穷物强度中占比97%的是刚性困穷物,即较松软地锚占比极少,是以榜样工况选用刚性壁障物｡

此外,从统计的结果展现电池包产生碰撞损坏地位紧要凑集正在前部(62%),是以榜样工况考虑采纳电池包前部地位举动碰撞地位｡

从现实征采的电池包托底损坏状况来看,90%以上的困穷物现实的初始接触面很小且紧要分为球面和锥形两类,电池包底部损坏方式如图3所示｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

连合上述统计结果阐述,此次试验壁障类型采用球面方式,壁障端头采用直径D为300mm的弧形球面端头,壁障高度h为150~300mm,如需推广壁障高度可通过垫板调整｡为同时分身锥形困穷物,正在困穷物顶部与水准瘦语台阶预留高度差h1为20mm,壁障弧面处设有4处对称弧形凹槽,便于正在凹槽平面内设有安置孔,孔距为对称分散｡行车困穷物及安置示意如图4所示｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

文中对电动车底部撞击试验计划实行如下干系打算｡①内行进进程中车辆前端被抬高,车辆后治下浸,确保行车困穷物撞击电池包底部第一接触地位,车辆平面与地面的坡度系数为10%;②试验速率扶植为25km/h;③撞击地位采纳规矩:采纳电池包前部地位举动碰撞地位｡

车辆正在底部碰撞试验进程中,为包管试验计划的可行性以及确保底部困穷物能就手撞击条件的撞击点,车辆样子需从头调解,即车辆前部被抬高,后治下浸,车辆纵梁平面与地面水准面的坡度系数为10%｡车辆底部碰撞地位示意如图5所示｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

车辆纵梁平面与地面水准面的夹角α=arctan(ΔZ/ΔL),界说第一接触点后,即α=5.7°｡为完成车身样子调整,前悬架通过可调整螺杆挂钩将前悬架调到最大行程并钢化,后悬架去掉悬架弹簧将悬架行程压缩到最短并固化｡

(2)行使三坐标丈量仪象征出第一接触点坐标值,做好象征点并做好纪录,同时确保石块模仿困穷物顶端撞击地位为电池包第一接触点地位｡

(3)后轮的两个减震弹簧拆除,使试验车辆处于前高后低形态｡正在掌握两侧前减震弹簧与摆臂之间焊接高度可调整螺杆,焊接螺杆时,确保顶部与车身接触地方焊接安稳,防备车身扯破｡车载筑筑安置完后,正在驾驶员侧和前排乘员侧地位划分设备两个相当于HIII50%的配重假人,纪录试验质地｡

(1)正在车身掌握B柱底部及门槛前后地位安置三轴加快率传感器及车辆中心通道处安置角度传感器,用以监控电池包底部与困穷感化进程中车身样子改变｡

(2)正在电池底治下外面左前､左后､右前及右后地位粘贴X､Y､Z三轴加快率传感器,并正在电池包底部撞击第一接触点地位及对象点区域内每隔100mm粘贴6个Z向单轴加快率传感器,同时正在其邻近粘贴6处应变片,并正在被撞击地位对应的电池模组中央地位粘贴2处应变片,通过上述传感器收集电池包正在底部碰撞的障碍改变进程及电池包变形量等参数,全体摆设如图6所示｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

以某纯电动车型举动计划验证对象,施行24.5km/h的电池包底部碰撞试验,所用电池包为三元锂离子电池,额定电压346V,额定容量150Ah,电池模块内包罗16块电池组,电池组摆设紧要分为前后摆设,电池组间及电池组合外壳间,包裹有泡沫塑料层｡每个电池组有6个软包锂离子电池单体组成,电池单体额定电压为3.7V｡该模块正在现实车辆安置中,Z向代表车辆的底部碰撞,电池模组处于满电形态实行试验｡试验竣事后划分从电池包举座布局､车辆试验进程样子改变､电池包底部壳体应变及对象模组中电芯电压改变等参数阐述试验结果,评估电池包危急｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

由图7可知,电池包壳体正在与困穷物感化进程为跳动式接触,变形形式呈锯齿式变形,这紧要由于车辆电池包底部壳体及内部巩固筋与困穷物赓续感化,从三坐标测点数据阐述电池包变形量弧线mm,变形量最大地位为现实第一接触点地位向后100~400mm｡查验对象模组内部,模组内电芯地位底部有显著凹陷变形,凹陷量最大为2~3mm,变形量小于4.5mm,电芯未产生热失控地步｡另外,对象模组正在底部撞击进程中因前端上抬,前端固定板断裂,同时位于对象模组下方的水冷板限制有显著变形,举座未崭露破损透露｡

图8为碰撞进程中车身样子改变弧线｡由图可知,正在接触壁障之前车辆绕Y轴没有产生偏转,正在碰撞进程中,整车举座偏转角度正在0.1°以内,基础仍旧设定的车辆样子｡车辆正在向前行驶碰撞进程中,电池包底部撞击石块模仿困穷物,前部车头向上被抬高,车辆绕Y轴向上偏转｡车辆绕X轴无改变,阐发车辆正在撞击进程中,车身样子并未崭露掌握侧翻改变｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

图9为电池包底部各地位及内部模组应变改变弧线｡由图可看出,电池包壳体收集地位,即撞击区域内,应变变形已往去后渐渐削弱,但举座应变均不大｡另外,对应对象模组中央地位的壳体上外面应变为1.75%,模组壳体简直无变形｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

图10为电池包输出电压及壁障轴向力弧线｡由图可看出,正在困穷物与车辆底部刚接触阶段电压并未产生动摇,这紧要是此时电芯未受到任何挤压变形｡跟着电池包底部与困穷物接触力络续变大时,电芯电压提拔(约40ms处);当电池包底部受力节减时,电芯电压(约50m处)跟从低落;当电池包底部忽然不受力时,电芯电压动摇低落至最大(约124ms处)随即收复原有动摇｡由图还可看出,电芯如受外部挤压,电芯内部电荷产生咸集导致电压动摇,如外部加载赓续并络续增大,最终可导致电芯单体首要分裂,从而激励正负极穿过摧毁的隔阂资料并接触导致内部短道｡

ntainer css-ym3v7r

ntainer css-xi606m style=text-align: center;

x03z

nWrap css-1baulvz

为确保试验安宁及数据牢靠性,试验前盘算需实行细致摆设,确保电量正在安宁可控周围内,车辆行驶中不崭露跑偏,琢磨车辆Z向改变对电池包底部第一接触点与行车困穷物碰撞地位影响,同时对试验进程中要害参数实行监控,确保悉数碰撞托底进程安宁有用｡文中从试验结果及数据阐述对试验中影响电池包热失控等危急事宜实行干系阐述及商量｡

(1)从电池包举座布局查验及试验数据阐述,碰撞托底进程中电池包壳体有显著变形,电池包内模组举座仍旧完好,电芯布局有细小形变,电芯电压有细小动摇,未产生热失控等地步｡

(2)底部碰撞后电池包内部中冷却水板产生形变,对象模组固定压板断裂,底部撞击后的电池包已不适合不断行使,但车辆无任何报警提示,若不断行使,危急较大｡

(3)水冷板､弹片及电芯产生形变,若不断充放电行使会影响冷却功效及电芯安祥性,行车危急较大｡

(1)搭筑了基于整车体例下的一种电池包刻板滥用模仿试验,基于交通事件考虑,对电池包正在正坎场景下产生底部碰撞要求的进程伸开了考虑,重心阐述了电池包正在产生底部碰撞时其布局变形量､电池包壳体应变及电池包与底部困穷物感化进程中输出电压改变｡

(2)电池包底部碰撞试验进程中,电池包壳体外部产生形变,内部存正在个人散局损坏,若不实行维修,不断充放电行驶,危急较大｡

文中只对某一榜样试验工况实行了提炼及考虑,后续榜样工况的提炼､试验阐述及试验评判也将是下一阶段考虑的重心｡目前对付新能源汽车底部碰撞的试验典型及评判干系准则缺失,属于行业空缺,而现实工况中有区别于古代车辆,因电池包摆设出格性,对电池包底部碰撞的试验技巧及评判亟须进一步考虑,确保新能源汽车行车安宁｡

汽车测试网-兴办于2008年，报道汽车测试本领与产物、趋向、动态等 相干邮箱 marketing#auto-testing.net (把#改成@)