电动汽车合键是以动力电池动作动力源，由此引入了动力电池包、崎岖压线束以及负载端防护等一系列题目。而动力电池包因集成高电压、高电能的特征，正在汽车上的安置

电动汽车合键是以动力电池动作动力源，由此引入了动力电池包、崎岖压线束以及负载端防护等一系列题目。而动力电池包因集成高电压、高电能的特征，正在汽车上的安置以及碰撞防护需重心合心。

本文以某型号锂离子动力电池为商讨对象，对电芯分歧倾向举行挤压试验商讨，通过搜罗挤压力、温度、电压数据了解寻得电芯抗挤压弱的倾向，然晚进一步通过分歧加载工况形状来了解确定电芯的挤压毁伤容限，其次对模组分歧倾向抗挤压才略举行了了解。

以锂离子动力电池为例，其合键处事机理涉及阴阳极原料的脱锂嵌锂以及锂离子正在电解液（质）及隔阂原料中的传输与扩散。动力电池浮现安适题目，大都与电池的物质构成直接干系，因为刻板滥用如电池过热，太甚充、放电，受到撞击、挤压等，内部电池原料间会产生化学响应，激励热失控，最终诱建议火、乃至爆炸事件。

当汽车产生碰撞事件后，电池正在受到碰撞挤压后组织会产生变形，导致内部组分原料失效，蕴涵隔阂破碎或阴阳极原料断裂，进而激励内部短道；内部短道爆发大批的焦耳热从而导致单体电池中的原料剖释，温度正在80~120℃之间，固体电解质界面膜(SEI) 起首产生剖释响应：

个中：k为响应参数，T为热力学温度，w为卷层碳因素中SEI膜亚稳态质地分数，α为SEI膜剖释响应频率因子，Ea为SEI膜剖释响应的活化能，R为气体常数，n为w的响应级数，Q为单元体积的放热功率，H为SEI膜剖释响应的响应热，ρC为单元体积卷层碳质地。

SEI膜剖释响应举行到必定水平，会进一步产生后续的一系列化学响应。锂离子电池产生热失控依据温升可能分为以下5个响应阶段：SEI 膜剖释响应、负极与电解液的响应、正极活性物质剖释响应、粘结剂响应和电解液剖释响应。电池内部生热响应也会爆发大批气体，组织内部压强急速补充和凑集；当压强到达组织承载极限会激励也许的失火与爆炸。单体电池产生失效后，同时还会急速向相邻电池散播，导致电池体例失效，形成更重要的后果。

动力电池正在产生短道时，电压先导低浸，温度先导上升，于是温度和电压可能动作动力电池产生失效的判定依照。思索到内部短道后温度需求必定岁月材干通报到电池外貌，同时受到境况温度影响较大，比拟温度而言电压是一个能相对疾速确实判定动力电池浮现短道失效的参数。通过温度浮现上升和电压先导低浸可能判定出该型号电池挤压失效临界值。图1所示为试验中电池单体受到挤压浮现热失控历程搜罗到的温度与电压数据。

正在0~36s内，电池单体受到必定挤压，电压仍安闲正在4.14V，电池本身温度为26.2℃；正在37~38s间，电压骤降至2mV，此时电池温度补充至30.5℃ ；加载至50s 时，测得电压从来为2mV，温度升至131℃，此时侦察到电池单体浮现大批冒烟；50~51s间，电池温度由13℃上升至614℃，随即产生起火爆炸。图2所示为试验中单体电池挤压热失控时浮现冒烟以及起火爆炸形象。

动力电池包正在车辆上凡是安置正在地板下方区域，车辆产生正碰或追尾时，车辆前后有足够的吸能空间，地板身分组织变形较小，动力电池包不会产生挤压毁伤；但当车辆受到侧面碰撞时，侧向吸能空间小，碰撞力通过门槛通报到地板横梁以及中心通道等区域，动力电池容纳易挤压毁伤，进而形成内部模组、单体受损。

于是，通过试验商讨挤压工况下电池单体、模组的破耗损效环境，确定单体的挤压毁伤容限，可认为动力电池包的安适安置策画以及仿真中失效断定供给依照。

动力电池单体常用的有圆柱型和方型电池。本文商讨对象为某方型单体电池，电池以正极镍钴锰 (NCM) 及石墨负极的化学原料编制为主。单体电池尺寸：X Y Z=宽×长×高=27mm×148mm×94mm，额定电压为3.7V，额定容量为37Ah。单体电池正在模组中排布形状为沿单体电池宽度倾向(X向)叠加构成。

本文中模组的界说挤压倾向与单体相仿，电池单体及模组如图3所示。通过压头对电池单体及模组的挤压，搜罗挤压历程位移、载荷、电压和温度数据以及录像数据，并举行试验结果了解。

电芯X向刚度最大，一样变形环境下可能秉承更大的挤压力。而Y向和Z向相对较弱，电芯正在模组中的安置凡是为X向串联构成，正在整车产生侧面碰撞时电芯受到挤压变形的合键是电芯X和Y这2个倾向。

为寻找电芯挤压工况下壳体破损开裂临界点，对电芯Y向举行挤压试验，策画试验矩阵如表1所示。每组试验均举行3次挤压，挤压速率均为0.2mm/s。

第1组试验对单体延续加载直至电池产生热失控，电池的荷电形态(SOC)为100%；第2组试验宗旨是寻得电池壳体开裂临界点，为便于侦察，电池电量放掉同时分段每次加载3mm，每段坚持200s；第3组试验延续加载至壳体开裂临界值后静置，宗旨是了解是否存正在产生热失控危机。

第1组试验电芯延续加载直至浮现挤压失效，睹图5。通过试验对照了解可能看出电芯挤压失效形式存正在不确定性。该挤压试验中电芯浮现的失效形式有壳体挤压破损，未产生起火爆炸；壳体挤压未破损，但产生冒烟或起火爆炸；壳体挤压破损，产生起火爆炸。

图6、7为第2、3组试验后电芯壳体受挤压变形环境。由图6可能看出：试验测得两次挤压位移15mm时电芯负极侧产生开裂，正极侧未开裂；一次挤压位移12mm时负极侧产生开裂，正极侧未开裂。通过对第2组试验了解，发端确定电芯挤压工况下壳体破损开裂临界值为12mm。

由图7可能看出：试验测得挤压位移12mm时，3次试验电芯均未浮现壳体破碎环境且未浮现起火爆炸形象，试验完结后静置24h测得电芯出现平常。通过该组试验验证，可能确定该型号电芯挤压失效临界值为12mm。

对3组试验了解出现：电芯壳体破损开裂失效形式临界点为12mm，低于限值，壳体开裂危机较小，不会产生起火爆炸；胜过该限值，电芯壳体是否破损开裂存正在必定不确定性，仍具有较高安适危机；电芯起火爆炸失效的不确定性较大，失效形式不相仿。于是可能确定：电芯毁伤容限为12mm，试验中挤压工况前提较安闲，而实质行使中电池受到挤压的前提具有分歧性，思索保存必定的安适裕度，于是确定该型号电芯的毁伤容限为10mm。

模组分离对其X、Y这2个倾向举行挤压试验，加载速率正在0.2mm/s，试验中模组为满电形态，即模组SOC为100%，X、Y2个倾向分离对应了车辆侧面受到碰撞挤压的出现。2个挤压倾向分离反复举行3次挤压试验，担保试验的有用性。

图8为模组分歧倾向挤压形态。图9所示为模组X、Y向挤压历程。通过对照，模组分歧倾向挤压产生热失控的历程均为：初期电池模组产生变形，跟着挤压载荷补充电池内部摧残浮现冒烟或火星，进一步的形成起火爆炸。

图10所示为模组X、Y2个倾向受到挤压历程中温度和电压转折弧线(Y向挤压)模组为例举行了解。图10a中，0~400s间，模组受到挤压渐渐产生变形，模组温度和电压坚持安闲；当加载到400s时，电压先导骤降至0V，同时温度从26℃补充到156℃，此时电池模组先导浮现冒烟形象；跟着挤压力的进一步补充，温度上升至500℃，此时电池模组产生起火爆炸。

图10b中，0~300s内，模组的电压和温度值相对安闲，从300s时，温度骤升至550℃，模组产生起火爆炸，电压降至为0V。通过温度、电压弧线对照了解同样获得模组Y向挤压更易产生热失控。

遵照试验搜罗到的位移载荷弧线以及电压、温度弧线个倾向电池模组浮现失效时的挤压间隔举行了解。X向挤压中，编号M1、M2、M3模组浮现失效时挤压位移分离是40、42、30mm；Y向挤压中，编号M4、M5、M6模组浮现失效时挤压位移分离是21、15、24mm。通过对照可能出现，比拟X向，模组Y向受到挤压后更容易产生失效。了解结果解说：模组Y向受到挤压后更容易产生热失控，该次序与电池单体相仿。

1）本文分离对电池单体宽、长、高3个倾向举行挤压，对照获得电芯正在长度倾向刚度较弱；通过对电芯长度倾向挤压试验获得该型号动力电池单体毁伤容限为10 mm。

2）对电池模组宽度、长度2个倾向举行挤压，对照了解获得模组长度倾向挤压更易产生热失控，与电池单体具有相仿性。

3）本文了解结果可认为动力电池正在电动汽车上的组织安置及安适防护策画供给指挥，具有实质的工程行使性。

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