车用动力电池的挤压载荷变形响应及内部短路失效分析

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2018.06.009

华南理工大学学报(自然科学版)

车用动力电池的挤压载荷变形响应及内部短路失效分析

兰凤崇郑文杰李志杰陈吉清^†

华南理工大学机械与汽车工程学院∥广东省汽车工程重点试验室，广东广州 510640

收稿日期:2017-12-10 出版日期:2018-06-25 发布日期:2018-05-07
通信作者: 陈吉清( 1966-) ，女，教授，博士生导师，主要从事车身结构及安全研究 E-mail:chjq@scut.edu.cn
作者简介:兰凤崇( 1959-) ，男，教授，博士生导师，主要从事车身结构与安全研究
基金资助:
广东省科技计划项目( 2014B010106002， 2015B010137002， 2016B090918089， 2017B010119001)

Compression Load-Deformation Response and Internal Short Circuit Failure Analysis of Vehicle Powered Batteries

LAN Fengchong ZHENG Wenjie LI Zhijie CHEN Jiqing

School of Mechanical and Automotive Engineering∥Guangdong Provincial Key Laboratory of Automotive Engineering， South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China

Received:2017-12-10 Online:2018-06-25 Published:2018-05-07
Contact: 陈吉清( 1966-) ，女，教授，博士生导师，主要从事车身结构及安全研究 E-mail:chjq@scut.edu.cn
About author:兰凤崇( 1959-) ，男，教授，博士生导师，主要从事车身结构与安全研究
Supported by:
Supported by the Science and Technology Planning Project of Guangdong Province ( 2014B010106002， 2015B010137002， 2016B090918089， 2017B010119001)

摘要/Abstract

摘要： 机械载荷作用对车用动力电池的安全性具有重要影响，其中挤压变形是导致车用动力电池发生短路失效的重要因素之一．从方形磷酸铁锂电池的详细结构和内部短路失效机理出发，分别对电池整体和局部受压两种典型的挤压载荷进行试验，并结合其力－变形响应、电压和温度的变化关系分析电池的失效特征．建立方形磷酸铁锂电池内芯的新型本构方程和电池的有限元模型，对平面挤压和局部压痕载荷下电池的变形响应进行数值分析．结果表明，所建立的模型合理地表征了磷酸铁锂电池在挤压条件下的基本力学特性，并且能够预测局部受压形式下电池内部短路的发生时刻和失效位置．研究为方形磷酸铁锂电池在机械载荷条件下的变形响应特性和电池内部短路失效分析提供了参考，对提高电动汽车动力电池的机械安全性具有实际的工程意义．

关键词: 车用动力电池, 变形, 本构方程, 短路失效

Abstract: Mechanical load has an important influence on the safety of vehicle battery and compression deformation is a key factor of internal short circuit battery failure． Accordingly，detailed structure and internal short circuit mechanism of LiFeO4 cells，plane compression and local indentation tests were performed on the cells．Ｒesponse of load-deformation，voltage and temperature changing relationship of the cell under compression loading conditions were obtained and failure feature was analyzed． Then constitutive equation and finite element model of LiFeO4 cell were established． Deformation of the cell under plane compression and local indentation condition was analyzed by simulation． The results showed that the model can correctly reflect basic mechanical property of LiFeO4 battery under compression loading conditions，and that internal short circuit onset time and failure location of the cell under

local indentation condition can be predicted． Present research can provide a reference for studying prismatic aluminum shell LiFeO4 battery deformation response and internal short circuit under mechanical loading conditions，and that is of practical engineering significance to improve the mechanical safety of electric vehicle power battery．

Key words: vehicle power battery, deformation, constitutive equation, internal short circuit failure

中图分类号:

兰凤崇郑文杰李志杰陈吉清. 车用动力电池的挤压载荷变形响应及内部短路失效分析 [J]. 华南理工大学学报(自然科学版), doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2018.06.009.

LAN Fengchong ZHENG Wenjie LI Zhijie CHEN Jiqing . Compression Load-Deformation Response and Internal Short Circuit Failure Analysis of Vehicle Powered Batteries

[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2018.06.009.

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Compression Load-Deformation Response and Internal Short Circuit Failure Analysis of Vehicle Powered Batteries

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