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當(dāng)前位置: 首頁出版圖書科學(xué)技術(shù)交通運(yùn)輸車用鋰離子動力電池碰撞安全

車用鋰離子動力電池碰撞安全

車用鋰離子動力電池碰撞安全

定 價:¥158.00

作 者: 夏勇,周青
出版社: 華中科技大學(xué)出版社
叢編項(xiàng):
標(biāo) 簽: 暫缺

ISBN: 9787568097796 出版時間: 2024-03-01 包裝: 精裝
開本: 16開 頁數(shù): 字?jǐn)?shù):  

內(nèi)容簡介

  本書為“節(jié)能與新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)研究叢書”建設(shè)的重要組成部分,集中體現(xiàn)了在科技部中美清潔汽車聯(lián)盟合作專項(xiàng)(2016YFE0102200)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“循環(huán)老化鋰離子動力電池的碰撞安全性研究”(52172405)、“鋰離子動力電池碰撞失效機(jī)理和表征模擬研究”(51675294)和“動力電池?zé)崾Э氐恼T發(fā)與擴(kuò)展機(jī)制、模型及抑制方法”(U1564205)支持下取得的研究成果。在車用動力電池系統(tǒng)能量密度提升和結(jié)構(gòu)輕量化的發(fā)展趨勢下,作為儲能與供能的主體,動力電池組和車身結(jié)構(gòu)的集成程度越來越高。在電動汽車碰撞這類極端工況的安全評估與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題中,動力電池既被視為保護(hù)對象,也需要在適當(dāng)?shù)淖冃稳菹薹秶鷥?nèi)考慮其分?jǐn)偼鈦頉_擊能量的可能性,充分優(yōu)化碰撞能量吸收的路徑。鑒于此,本書從動力電池碰撞安全設(shè)計(jì)的視角出發(fā),從電池結(jié)構(gòu)大變形力學(xué)分析入手,系統(tǒng)介紹了電池組分材料、電池單體、電池模組多個層級的測試和表征方法,詳細(xì)闡述了機(jī)械載荷作用下的動力電池結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)和失效行為特征,深入剖析了大變形破壞情況下的動力電池力、電、熱響應(yīng)的關(guān)聯(lián)性;對應(yīng)于不同應(yīng)用層級,全面介紹了動力電池的結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真建模方法,并圍繞動力電池多物理場建模的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了細(xì)化討論;結(jié)合試驗(yàn)和建模分析,從機(jī)理上揭示了若干內(nèi)外因素對鋰離子電池變形響應(yīng)和失效行為的影響規(guī)律;*后,結(jié)合新能源車輛的典型碰撞工況和結(jié)構(gòu)輕量化需求,介紹了幾種具有代表性的動力電池碰撞防護(hù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)思路。本書可作為車輛專業(yè)研究生和本科生開展電動汽車碰撞安全研究和動力電池系統(tǒng)安全分析的參考資料,也可為新能源汽車設(shè)計(jì)、安全性能評估和制造以及動力電池研制等相關(guān)企業(yè)研發(fā)工程師的工作提供參考。

作者簡介

  夏勇,清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院副研究員,博士生導(dǎo)師。兼任International Journal of Impact Engineering編委、國際自動機(jī)工程師學(xué)會(SAE International)車輛安全與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)分會共同主席、SAE International Journal of Materials and Manufacturing副主編、中國汽車工程學(xué)會汽車安全技術(shù)分會副秘書長、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家委員會委員。主要從事材料與結(jié)構(gòu)大變形失效、動力電池碰撞安全和行人碰撞安全等研究。1998年獲中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高分子物理學(xué)士學(xué)位;2004年獲中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)固體力學(xué)博士學(xué)位;2013—2014年在美國麻省理工學(xué)院訪學(xué)期間開始動力電池碰撞安全方面的研究工作。主持和參與多項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題和國家自然科學(xué)基金課題,與通用、福特、大眾、豐田等企業(yè)長期開展合作研究。發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇,獲國內(nèi)外發(fā)明專利10余項(xiàng)。周青,清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師。兼任中國汽車工程學(xué)會汽車安全技術(shù)分會主任委員,International Journal of Impact Engineering副主編,International Research Council on Biomechanics of Injury (IRCOBI) 理事。研究領(lǐng)域?yàn)槠嚢踩?、人體碰撞保護(hù)、材料和結(jié)構(gòu)大變形失效、電池碰撞安全等。主持過多項(xiàng)國家縱向課題及國際合作項(xiàng)目,發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇,并獲得數(shù)十項(xiàng)中國和美國發(fā)明專利,主講“汽車碰撞安全基礎(chǔ)”課程,該課程獲得“清華大學(xué)精品課程”稱號及*首批*一流本科課程和“國家精品慕課”認(rèn)定。1985年本科畢業(yè)于北京大學(xué)力學(xué)專業(yè),1994年獲得麻省理工學(xué)院(MIT)博士學(xué)位,1994年至1999年就職于美國通用汽車公司研發(fā)中心,1999年至2003年就職于美國聯(lián)邦政府交通部Volpe研究中心,2003年開始在清華大學(xué)任教。

圖書目錄

第1章電動汽車碰撞事故和碰撞安全設(shè)計(jì)需求1
1.1電動汽車典型碰撞工況分析1
1.2輕量化電池包的碰撞安全設(shè)計(jì)需求7
本章參考文獻(xiàn)9
第2章電池多層級機(jī)械加載試驗(yàn)方法12
2.1鋰離子電池機(jī)械加載試驗(yàn)概述12
2.2電池組分材料機(jī)械性能試驗(yàn)方法14
2.2.1組分材料的壓縮性能測試16
2.2.2組分材料的拉伸性能測試17
2.2.3組分材料的穿孔測試20
2.2.4電極的箔材涂層界面強(qiáng)度測試20
2.3電池單體機(jī)械性能試驗(yàn)方法25
2.3.1電池單體準(zhǔn)靜態(tài)機(jī)械加載測試27
2.3.2電池單體動態(tài)機(jī)械加載測試29
2.4電池模組機(jī)械性能試驗(yàn)方法31
2.5本章小節(jié)32
本章參考文獻(xiàn)33
第3章電池單體組分材料的力學(xué)性能分析和表征35
3.1組分材料基本力學(xué)特性概述35
3.2金屬集流體的力學(xué)行為表征36
3.2.1金屬集流體箔材的本構(gòu)描述36
3.2.2金屬集流體箔材力學(xué)測試結(jié)果與力學(xué)行為表征42
3.3活性涂層的力學(xué)行為表征49
3.3.1活性涂層孔隙材料的本構(gòu)描述49
3.3.2活性涂層材料力學(xué)測試結(jié)果與力學(xué)行為表征54
3.4電極集流體箔材活性涂層界面強(qiáng)度表征63
3.5隔膜材料的力學(xué)行為表征65
3.5.1隔膜材料的本構(gòu)描述65
3.5.2隔膜材料力學(xué)測試結(jié)果與力學(xué)行為表征69
3.6電池單體的封裝材料79
3.7本章小結(jié)81
本章參考文獻(xiàn)82
第4章受擠壓電池的力學(xué)響應(yīng)和變形失效特征86
4.1單體變形與失效特征86
4.1.1圓柱電池單體的變形與失效特征87
4.1.2軟包電池單體的變形與失效特征90
4.1.3方殼電池單體的變形與失效特征97
4.2模組變形與失效特征100
4.2.1軟包電池模組100
4.2.2方殼電池模組109
4.3本章小結(jié)112
本章參考文獻(xiàn)113
第5章面向機(jī)械載荷工況的電池仿真建模方法115
5.1電池單體建模方法概述115
5.2電池單體的均質(zhì)化模型116
5.2.1蜂窩材料模型的改進(jìn)117
5.2.2DeshpandeFleck模型的改進(jìn)127
5.2.3電芯均質(zhì)化模型的電池模組仿真應(yīng)用133
5.3非均質(zhì)簡化模型136
5.4精細(xì)化模型138
5.4.1精細(xì)化模型構(gòu)建138
5.4.2模型計(jì)算結(jié)果139
5.5基于仿真大數(shù)據(jù)的碰撞失效預(yù)測模型142
5.5.1多工況參數(shù)化電池精細(xì)模型143
5.5.2電池單體碰撞擠壓工況的多參數(shù)組合仿真矩陣145
5.5.3電池單體多工況碰撞失效仿真結(jié)果分析147
5.5.4基于仿真大數(shù)據(jù)的電池碰撞失效預(yù)測分類模型149
5.5.5基于仿真大數(shù)據(jù)的電池單體碰撞擠壓失效回歸模型155
5.6本章小結(jié)158
本章參考文獻(xiàn)158
第6章擠壓工況電池單體的力電熱響應(yīng)161
6.1不同壓頭擠壓工況的電池單體力電熱響應(yīng)161
6.1.1電池單體機(jī)械響應(yīng)與電熱響應(yīng)的關(guān)聯(lián)性161
6.1.2內(nèi)短路后電池單體的電熱響應(yīng)163
6.1.3變形和斷裂模式165
6.1.4斷裂模式對電池電壓和溫度變化的影響168
6.2不同擠壓方向下的電池單體力電熱響應(yīng)169
6.2.1不同擠壓方向下的電池單體機(jī)械響應(yīng)特征169
6.2.2不同方向擠壓下電池單體內(nèi)短路和產(chǎn)熱特性172
6.2.3不同擠壓方向下的電池單體內(nèi)部失效特征175
6.2.4斷裂模式對開路電壓和溫度場的影響176
6.3機(jī)械載荷下電池單體的力電熱多場仿真框架178
6.4本章小結(jié)186
本章參考文獻(xiàn)187
第7章電池?cái)D壓力學(xué)響應(yīng)的荷電狀態(tài)敏感性192
7.1電池單體力學(xué)響應(yīng)的荷電狀態(tài)敏感性測試192
7.2組分材料力學(xué)性能的荷電狀態(tài)相關(guān)性195
7.2.1高荷電狀態(tài)的組分材料樣品制備和拉伸測試方法195
7.2.2不同SOC電池的組分材料拉伸性能變化和空氣暴露效應(yīng)197
7.2.3高荷電狀態(tài)的組分材料微觀結(jié)構(gòu)特征201
7.3荷電狀態(tài)相關(guān)性的機(jī)理分析203
7.3.1兩種電池的卷芯擠壓試驗(yàn)204
7.3.2外部約束下軟包電池的擠壓試驗(yàn)204
7.4軟包電池自由膨脹和約束反力207
7.4.1無約束軟包電池單體的體積膨脹207
7.4.2約束單體反作用力的測量209
7.4.3電池膨脹內(nèi)應(yīng)力的解析模型210
7.5電池大變形力學(xué)行為的荷電狀態(tài)影響機(jī)理214
7.5.1用于估算組分材料影響的解析模型214
7.5.2用于活性涂層壓縮性能分析的離散元模型216
7.5.3考慮膨脹內(nèi)應(yīng)力的代表體元模型220
7.5.4考慮膨脹內(nèi)應(yīng)力的連續(xù)介質(zhì)涂層模型222
7.5.5荷電狀態(tài)相關(guān)的DPC模型224
7.6本章小結(jié)226
本章參考文獻(xiàn)226
第8章電池碰撞擠壓響應(yīng)的動態(tài)效應(yīng)228
8.1電池單體的動態(tài)擠壓試驗(yàn)228
8.2電池結(jié)構(gòu)剛度的動態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)229
8.2.1樣品制備與層疊壓縮試驗(yàn)230
8.2.2干、濕狀態(tài)電池樣品層疊壓縮試驗(yàn)結(jié)果230
8.3電池剛度動態(tài)增強(qiáng)的解析模型232
8.4電池結(jié)構(gòu)剛度動態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)的仿真研究236
8.4.1基于光滑粒子流體動力學(xué)(SPH)的模型236
8.4.2基于孔隙力學(xué)的有限元模型239
8.5電池?cái)D壓斷裂的動態(tài)特征分析243
8.5.1基于等效模型的結(jié)構(gòu)失效仿真分析244
8.5.2動態(tài)失效機(jī)理的試驗(yàn)驗(yàn)證245
8.5.3電池多層結(jié)構(gòu)的斷裂次序246
8.6本章小結(jié)249
本章參考文獻(xiàn)250
第9章動力電池碰撞防護(hù)結(jié)構(gòu)252
9.1動力電池的輕量化防護(hù)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀252
9.2電池模組結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)254
9.2.1三明治夾層結(jié)構(gòu)高度的影響255
9.2.2三明治結(jié)構(gòu)截面構(gòu)型設(shè)計(jì)256
9.3電池包結(jié)構(gòu)的碰撞安全設(shè)計(jì)260
9.3.1電池包底部護(hù)板的結(jié)構(gòu)形式261
9.3.2底部護(hù)板的聚合物涂覆設(shè)計(jì)265
9.4本章小結(jié)274
本章參考文獻(xiàn)274

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