当前课程知识点：汽车碰撞安全基础 > 第15讲：小型电动车及电池的碰撞安全性 > 15-2： 电动车电池排布及电池的细观结构 > Video
我们在研究之前
看看典型的电动车里边的
电池的排布方式
首先电动车技术还正在发展中
所以它有不同的
首先它在用不同的电池
也在用不同的电池排布方式
比如我们看Leaf
这是很著名的一款电动车
他呢就是把电池
也是平铺在地板上
但他这个电车跟特斯拉电池不一样
特斯拉的电池呢
就是我们普通的照相机里边
或者手机里边
那种叫18650 小电池
可能比这个还小
一节大概这么高吧
18650 就是650毫米高
你说有多高
十八毫米直径
一节干电池
那它竖着这么排放
装在一个大盒子里
据说是六千多七千节
所以你知道特斯拉的
电池管理系统非常好
他能把这六千到七千节电池
管的那么好 对吧
充电 放电等等
那么想尼桑和雪佛莱的呢
它不用这种电池
他认为电池管理起来太麻烦
他用的电池叫pouch
就是平板的
不是这种圆柱状的
然后把他平铺在这
至于说尼桑的话
是平铺起来
一个一个units
然后雪佛莱Volt
是把它放在车箱的中间
排成一个T字型
稍微高出来一块
所以你去做Volt的话
不光是两个前座分开
两个后座也分开
两个后座之间呢 是电池
就是T字型的排布
他做T字型的排布
当然也是为了侧面碰撞的时候
电池离远一点
就这么着他还没躲开柱子
他这是T字型的排布
这是平铺
这也是平铺
但不一样
他们两个用的电池是一样的
都是这种
像一个信封式口袋
大概这么大 这么大
就这么一个 然后这么薄
尼桑是把它平铺在这
雪佛莱是一个一个立在这
你想电池这个东西
是各向异性的
而且是层状的 对吧
你是立在这
还是平铺在这
在不同的碰撞载荷工况下
甭管是侧面柱状
还是正面碰撞
还是底板被撞了一下
那它的载荷方式
针对那个电池就不一样 对吧
所以电池的整体的排布方式
加上局部的排布方式
那特斯拉这个电池呢
一小节一小节的
他把它分成若干组立在这儿
650毫米就这么高嘛
相当于把地板抬高了650毫米
那他其实有一个很大的缺点
我说你用圆柱状的电池
跟人家用pouch
就是方的这种电池
最大你有一个问题
你浪费空间呀
我们车里最缺的就是空间
所以说装配方式 排布方式
你圆柱状的
这几个圆柱挤一块
中间总是有空间的
他说对对
有这个问题
但是我们这个柱子之间呢
我放了冷却系统
意思说我浪费的那点空间
你初中几何你画一画
我还是充分把它利用上了
我有冷却系统等等
其实特斯拉用这个电池
最大的原因两个
第一他跟
这谁生产的
日本的这个叫最大那个生产厂商
Panasonic
这个Panasonic
大家以前要是用手机
不是手机
以前要是用那个数码相机你知道
那里面电池全是Panasonic
所以它跟Panasonic有个巨大的合作
这是一个
再一个
它看中了电池的稳定性
因为这种圆柱状的电池
笔记本电脑 手机
还有以前的数码相机
他已经用了好多年了
所以他的生产一致性
各种性它非常好
所以他希望追求这种
叫做生产上的一致性
而你这种
pouch这种东西
专门为电动车的电池
生产的电池
我们实验室里有
他这块电池跟那块电池呢
就很不一样
所以这是他设计里边追求的事
我们一方面看到
说你六千个电池管理起来很难
一方面他说
我可是管理六千个
基本比较一样的电池
你那边倒好
你这可能是30个电池
比我6000个少多了
你再管理30个不一样的电池
我后来跟一个电池的专家讨论
他们在New York State生产电池
他说电池的生产保持他的一致性
是非常难的 非常难的
这块电池跟那块电池
所以跟他的生产工艺有关系
跟他的结构也有关系
所以这是电池的排布方式
那我们再看看电池的细观结构
当然了我有这种pouch平铺的电池
方的电池
那我就找到一张图
看这圆柱状的电池
但无论是平铺的这种电池
还是圆柱的电池
它里边的细观结构大同小异 对吧
它都有正级材料 副级材料
正级材料和负级材料之间呢
还有隔膜
这个隔膜是塑料的
我权且它叫塑料吧
一种poly separator polymer material
然后他正级和负级材料之间呢
他有所谓锂离子
穿过隔膜
形成一个充电和放电
这就是电池的细观结构
我为什么要讲电池的细观结构呢
就是后边
就像我研究人体的碰撞损伤
或者研究我之前一个讲座说的
高强钢 塑料材料
我需要知道材料的属性
这是我们的惯用的路数
去研究他的碰撞损伤
那你了解到电池的细观结构
它有个正级有个负级
里面充电
然后再看SAE美国汽车工程师协会
对电池的风险
它有个分级定义
这就跟我们讲人体损伤一样
AIIS1是颈部的挥鞭伤不大严重
AIIS3胸部的严重损伤
或者是什么脑部的严重损伤
就 就是我的法规的考卷了
到了四的话
可能就有 终身残疾了
到了五和六就死了
所以它电池也做了这么个分类
那你看看这电池分类呢
电池的安全性呢
我是从使用一直到碰撞
全程我都要关注他的安全性
所以他其中前边那些
级别比较低的安全性的问题
或者风险的问题呢
他涉及到使用过程中的问题
使用过程中也有问题
你充电放电
我今天中午把我的手机插到那上充电
你去摸摸 拔的时候
那个充电器很热的
所以充放电的过程中
然后使用的过程中
它的安全性的问题
这里边就有壳底的破坏了
电解液的泄露了
大量少量的不同级别
那我们作为碰撞安全
我要关注的
我才不关注你什么电解液泄露
壳底坏了
这都不是要管的
这是你正常开车的时候
如果发生了这个问题
那你这个电池不合格
我关注的是最严重的
就是电池在碰撞下
包括非碰撞载荷下
如果你发生了起火
甚至发生了爆炸是要伤人的
是有可能伤人
这是我要关注的
所以作为整车的碰撞安全性呢
我主要考虑
他最严重的工况
咱不去考虑其他的工况
一点一点来理清楚
我电池的设计准则
-1-1：汽车安全问题的背景
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-1-2：车辆碰撞过程
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-1-3：汽车安全的定义
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-1-4：乘用车组件及车身结构碰撞区域
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-1-5：汽车碰撞的类型和碰撞设计要求
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-1-6：汽车碰撞安全设计与分析过程
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-2-1：汽车碰撞波形的定义
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-2-2：发动机对碰撞波形的影响
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-2-3：车辆运动学分析
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-2-4：乘员运动学分析
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-2-5：乘员动力学(1)
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-2-6：乘员动力学(2)
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-补充：整车碰撞试验视频
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-2-7：基于等效方波的质量弹簧模型及约束系统刚度设计
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-2-8：碰撞波形与乘员的约束系统设计匹配（上）
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-2-9：碰撞波形与乘员约束系统设计匹配（下）
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-3-1：冲击载荷下人体的受伤机理
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-3-2：冲击载荷下人体的力学响应
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-3-3：人体的损伤容限
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-3-4：人体冲击力学的试验方法
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-3-5：冲击载荷下人体胸部的力学响应
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-3-6：人体胸部碰撞损伤容限
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-3-7：冲击载荷下人体头部的力学响应与碰撞损伤容限
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-3-8：人体其他部位碰撞损伤研究
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-作业1
-4-1：碰撞假人演变和开发历史
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-4-2：混III 50百分位假人的结构
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-4-3：其他碰撞假人
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-4-4：假人的生物逼真度控制和改进
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-4-5： 碰撞假人主要结构介绍
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-4-6：典型整车碰撞试验过程介绍
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-4-7：典型滑车碰撞试验
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-补充1 正面100%重叠刚性壁障碰撞试验
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-补充2 正面40%重叠可变形壁障碰撞试验
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-补充3 可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-5-1：安全带与气囊的功能
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-5-2：安全带结构
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-5-3：气囊的结构与工作原理
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-5-4：气囊的潜在危险性
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-5-5：气囊对离位乘员的危险性
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-5-6：碰撞感知的概念与难点
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-5-7：点爆策略的制定过程
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-5-8：周青教授解读汽车乘员约束系统工作原理
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-6-1：汽车座椅的结构
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-6-2：颈部挥鞭伤及影响因素
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-6-3：座椅的功能和碰撞安全性设计
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-6-4：防挥鞭伤的原理和保护装置
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-6-5：座椅刚性和柔性的争议
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-6-6：基于座椅滑动的尾撞乘员保护
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-6-7：座椅主要结构及功能介绍
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-6-8：基于座椅滑动的尾撞乘员保护(会议报告版)
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-作业2
-7-1：儿童乘员碰撞保护问题
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-7-2：儿童身体生物力学特性及伤害研究
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-7-3：获取儿童损伤生物力学特性数据及儿童假人设计
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-7-4：儿童乘员约束系统
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-7-5： 儿童乘员约束系统碰撞性能评价
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-7-6：儿童座椅台车试验过程介绍
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-7-7：儿童约束系统使用正确与否的对比
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-8-1：碰撞法规试验的单一性与交通事故的多样性
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-8-2：自适应乘员约束系统优化仿真平台
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-8-3：可调式乘员约束系统构型优化结果56kph工况
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-8-4：可调式乘员约束系统构型优化结果40kph工况
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-9-1：侧面碰撞保护设计评价方法
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-9-2：侧面碰撞过程分析
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-9-3：髋部缓冲衬垫设计考量举例
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-9-4 ：侧面碰撞缓冲衬垫设计
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-9-补充1：车与车侧面碰撞试验
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-9-补充2：C-NCAP可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-9-补充3：侧面柱碰撞试验
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-9-补充4：可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-10-1：乘员头部碰撞问题的背景
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-10-2：力学建模及其依据
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-10-3：研究结果如何指导乘员头部碰撞保护设计
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-10-4：乘员头碰撞小结
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-作业3
-11-1： 行人碰撞事故特点及伤害
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-11-2：行人下肢碰撞损伤机理研究
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-11-3：行人安全评价方法、法规及实验模块
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-11-4： 基于行人模块试验评价方法利弊
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-11-5：车辆前端结构的行人碰撞保护设计
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-11-补充1 行人碰撞保护中成人及儿童头模块碰撞试验
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-11-补充2 行人碰撞保护中下肢模块碰撞试验
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-12-1：薄壁管件轴向压溃设计和分析
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-12-2：塑性铰的概念
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-12-3：薄壁方管轴向压溃变形模式和机理及其力学模型
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-13-1：结构和材料碰撞响应之复杂性
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-13-2：冲击载荷下材料的表征与测试-材料特性的复杂性
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-13-3：冲击载荷下材料的表征与测试-应用环境的复杂性
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-13-4：冲击载荷下材料的表征与测试-试验设计与优化
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-13-5：碰撞载荷下材料和结构的建模与仿真
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-作业4
-14-1：影响两车相撞安全性的因素
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-14-2：具体说明重量、刚度、几何尺寸等如何影响两车相撞安全性
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-14-3： 不同重量级别汽车的安全性设计
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-14-4：事故统计及车重的发展
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-14-5：轻量化技术对汽车安全利大于弊
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-15-1：电动车事故
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-15-2： 电动车电池排布及电池的细观结构
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-15-3： 电池的起火条件及设计准则
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-15-4： 电池碰撞安全性研究
--Video
-15-5：小型轻量化电动车的碰撞安全性研究
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