HEV电池模组堆垛过程中电芯极柱高度差影响因素研究

电池包内模组通常由数个电芯成组而成,而模组集成装配的重要工艺之一就是电芯的堆垛,由于电芯本身的尺寸公差及工艺过程中引入公差,电芯堆垛成组后各个电芯的极柱、底面不可避免产生高度差,其形成的面的平面度偏差会影响到模组其他零件的装配,其中最重要的就是连接片与电芯极柱的激光焊接质量。文章主要探讨如何保证模组最终的焊接质量,从电芯尺寸公差、电芯堆垛工艺参数、焊接工艺参数、实际焊接需求等方面对提升焊接质量的因素进行分析。结果表明,电芯自身的尺寸公差与电芯堆垛的工艺设计对最终的堆垛结果均有一定程度的影响。研究结果对后续HEV及更多类型模组的堆垛设计提供了指导。     

锂离子动力电池系统热失控扩展特性试验研究

锂离子动力电池系统热失控扩展是造成电动汽车火灾事故的主要原因之一,文章以由圆柱形锂离子电池构成的动力电池系统为试验对象,采用加热触发单个电芯热失控的方式,通过采集电芯和模组的电压、温度等特征参数,对电芯热失控及在模组和系统范围内热扩展特性进行分析与研究。试验结果表明,电芯热失控诱发热扩展过程较为短暂,约5 s引发第二节电芯热失控;热失控发生前,触发电芯的负极采样温度高于正极,且负极温变速率平稳;热失控发生后,受正极喷射火焰影响,与之直接串接模组存在更高风险,在热扩展中受影响最大。     

基于集成式均衡电路的电池包主动均衡仿真研究

对于电芯单体串并联成组使用的车用动力电池包,单体的均衡是影响电池包性能、寿命和安全的关键因素。文章讨论了集成式主动均衡电路架构及其实现方式,分析并建立了具有集成式主动均衡电路的电池包系统模型和方程,在该系统方程基础上设计了一种简便易行的线性分配电流主动均衡算法,并在MATLAB环境下进行了建模和仿真验证。仿真结果显示,该均衡电路和均衡算法能有效实现模组电压和电芯单体电压的均衡。     

标准模组模态法简化建模研究

电池结构从电芯内部正负极及隔膜厚度的微米量级,到模组的毫米量级,再到电池系统和整车的米量级,结构尺寸跨度大;因此在电动汽车整车及电池系统有限元分析中,对电芯或模组的简化非常必要。在某标准模组有限元分析中,通过电芯模态频率试验,对比标定电芯简化模型材料参数,并获得准确的电芯简化模型,用于模组建模分析;对比模组详细建模计算与试验结果,二者共振频率误差小于1%;采用模态相等方法进行模组简化,模组简化建模约束模态结果与详细建模结果的误差小于1%;模组简化建模单元数量从10多万个降为5000个,单元数量去除率大于95%,在保证性能等效的同时有效降低单元数量,对整车有限元分析和电池系统有限元分析具有重要意义。     

热激源下LFP锂离子电池的热失控特性研究

电动汽车用动力电池系统单一电芯热失控后经扩展导致燃烧是电动汽车灾害事故的主要发展链条之一,为进一步厘清锂离子电池热激源下的灾害表现行为,本文采用加热板直接加热的方式开展了热传导作用下方壳磷酸铁锂电池单体和模组的热失控实验研究,并采集和分析了热失控过程中的电池温度、电压及火灾动力学参数。实验结果表明,LFP单体在热传导作用下的热失控会产生大量白烟,但无明火出现,电芯防爆阀开启温度为250℃,热失控温度280℃,热失控最高温度600℃,LFP单体热失控存在电芯内部的热蔓延特征,热失控内传递时间约为1.5 min;LFP电池模组燃烧呈间歇喷射特征,且火焰传播速度逐步加快,模组最大热释放速率为260 kW,最大烟气生长速率为1.4 m²/s。LFP电池模组着火的点火能主要来自外部电压采样线因高热导致绝缘层失效后短路产生的电火花,且电芯连续热失控更易引发采样线短路,在动力电池系统设计时应尤其注意电压采集线路布置位置、绝缘层失效温度等关键参数。     

汇流排产热影响下的电池模组冷却系统改进设计

本文利用Bernardi生热速率方程，通过仿真和实验验证建立了可靠的电芯生热模型，仿真和实验误差在2%以内。在此基础上建立汇流排产热影响下的模组生热模型，针对原冷却系统对模组顶部区域和汇流排上冷却效果不足等进行改进设计，在冷却板布置方式上提出将冷却板布置在模组侧面，再通过仿真分析选取合适的冷却板厚度、冷却液体积浓度和冷却液入口流速，最终设计的冷却系统模组汇流排体平均温升降低了15.56%，电芯体平均温升降低了11.48%，模组顶部表面平均温升降低了20.34%，同时模组电芯上的温度分布也更加均匀。     

基于锂电池模组的风冷方式研究

风冷技术虽已广泛应用于动力锂电池系统,但目前锂电池系统风冷的研究主要集中在如何利用电芯间隙冷却,电芯排布方式和模组进出风口形式的设计上,然而这些方法在实际应用中具有一定的限制。针对以上问题,本文在模组底部加装导热垫及散热片,同时利用计算流体力学的方法对该技术方案进行数值模拟,并分析对比加装不同形式的散热片,电池模组内电芯温度的差异。结果表明,模组底部加装散热片能够快速的将电芯的热量传递给冷却气流,并有效降低电芯间的温差;交错翅片型散热片的散热性能优于平直翅片型散热片;翅片数量及厚度在一定程度上影响了散热片的散热性能。     

开口和闭口对静压PHC管桩贯入特性影响试验研究

为了更加精确监测开口与闭口高强预应力混凝土（PHC）管桩的沉桩过程,研究压桩力、桩身轴力、桩端阻力以及桩侧摩阻力随贯入深度的变化规律。在桩身布置低温敏光纤光栅（FBG）传感器,并在桩端安装土压力传感器,对2根闭口（P1桩,P2桩）和1根开口（P3桩）足尺PHC管桩进行现场贯入试验。试验结果表明：随着桩身贯入深度的增大,压桩力基本呈增大趋势,且P3的压桩力小于P1,P2,约为P1,P2的33.9%~79.7%;桩身轴力随贯入深度增大而逐渐减小,P3的桩身轴力小于P1,P2,压桩结束后约为P1,P2的59.16%~67.75%;桩端阻力与土层分布及土层的特性密切相关,土层越硬桩端阻力越大,且土层的变化对P1,P2的影响较大;随着贯入深度的增大,桩侧摩阻力的退化现象较明显。试验结果对道路工程中PHC管桩的应用具有重要意义。     

南宁灰白膨胀土侧向膨胀力室内试验研究

膨胀土是一种具有强胀缩性的特殊黏土,掌握其侧向膨胀力规律对于合理分析支挡结构的稳定性具有重要意义。文中通过控制不同条件,对南宁灰白重塑膨胀土进行膨胀力试验,得到不同干密度、初始含水率和外部荷载与膨胀力之间的影响关系。结果表明,两个水平方向的膨胀力基本一致,竖向膨胀力大于水平向膨胀力;相同干密度下,三向膨胀力随初始含水率的增大而减小;相同初始含水率下,三向膨胀力随初始干密度的增大而增大;所受上覆荷载越大,侧向膨胀力越大,允许土体膨胀后,其侧向膨胀力逐渐衰减,且侧向膨胀力与允许侧向膨胀率呈良好的指数关系。     

考虑墙背倾角的膨胀土挡土墙设计计算方法

降雨入渗后,膨胀土地区挡土墙不仅受到一般黏性土的土压力作用,还受到增湿产生的膨胀力。膨胀土地区挡土墙设计中,一般将膨胀土视为各向同性材料,采用竖向膨胀力或竖向膨胀力乘以折减系数的方法考虑侧向膨胀力,且只能考虑墙背直立的情况。文中通过改进室内膨胀试验制备方法,借助常规固结仪测定竖向和侧向膨胀力随膨胀变形的变化,并假设各向恒体积膨胀力和无荷膨胀率呈椭圆形分布,提出一种考虑墙背倾角的膨胀土挡土墙设计计算方法。     

大容量锂电池模组过充热失控分析

为提高动力电池的安全性,降低热失控的风险,以某款标称容量为166Ah的大容量锂电池模组作为研究对象,在常温25℃试验环境下,利用充放电测试系统以1/5C恒流对电池模组进行过充电热失控试验,研究其过充电热失控的反应特点和行为特性。结果表明：在常温25℃试验环境下,该电池模组充电至154%SOC,发生热失控行为。过充热失控反应存在明显的演变过程,热失控发生前电芯一致性变差,内部电压的下降时间超前于模组的热失控异常升温时间,对热失控进行预警。     

深基坑工程中膨胀力设计取值分析

目前我国现行工程规范并未对膨胀土（岩）中深基坑工程的膨胀力设计取值给以明确规定,实际设计过程中膨胀力取值方法不一。以成都地铁3号线一期工程膨胀土（岩）范围明挖区间深基坑工程为例,对不同取值情况下设计结果与施工现场实测数据进行对比分析,找出实测值与理论计算值的对应关系,对于既能保证围护结构安全性又兼顾经济性的膨胀力设计值的选用具有较强的指导意义。     

汽车用高强钢DP590的材料性能对压溃吸能的影响

基于Comper-Symonds模型建立了DP590的本构方程,拟合得到应变速率系数分别为C=1 023 260、P=4.46。结果表明,随着屈服强度和抗拉强度、板料厚度的增大,吸能能力呈增大趋势,压缩时间和最大位移均呈递减趋势,但是最大碰撞力也随之增大,且抗拉强度对吸能的影响程度明显高于屈服强度,最大碰撞力Fmax、吸能数值Ea均与板料厚度的平方t2呈很好的线性关系,Fmax/t~2、Ea/t~2与材料的屈服强度、抗拉强度也呈线性关系。     

压实膨胀土纵波速度与强度的关系研究

利用超声波技术测试压实膨胀土在等幅度干湿循环条件下的纵波速度,探索了纵波波速变化值与直剪强度指标之间的关系。试验结果表明;随着循环次数的增加,压实膨胀土的纵波速度和黏聚力 c 值均呈衰减趋势,当循环幅度越大时,纵波速度和黏聚力c值衰减程度越大。膨胀土黏聚力c值和纵波速度具有良好的对数衰减关系,而纵波速度与内摩擦角φ值之间不存在某种函数关系。     

液力变矩器膨胀变形试验研究

液力变矩器在工作载荷下，同时受到油压的面力和旋转所产生的离心力作用而发生变形。其变形的大小将直接影响到液力变矩器的性能和在工作中与相邻零部件间的位置关系。通过设计和开发液力变矩器膨胀试验机的动态自动测试系统和试验装置，对液力变矩器的轴向位移进行了试验研究。得到液力变矩器在加压情况下膨胀变形大于在加速情况下的变形，且在加压情况下变形与腔内油压呈线性关系。     

成都膨胀土(岩)地区地铁深基坑围护桩体系设计探讨

成都地铁2号线穿越成都市东部膨胀土（岩）地区,是国内首次大范围在膨胀土（岩）条件下修建地铁工程。当地铁深基坑采用内支撑＋围护桩体系设计时,必须考虑水平膨胀力的荷载性质和大小对深基坑的影响。运用理正深基坑计算软件计算常规下围护桩的内力设计值,再用MIDAS/GEN有限元软件对深基坑膨胀土(岩)的水平膨胀力进行分析,并提出合理的设计方法,工程实践证明,设计方法合理,工程安全可靠。可为此类设计提供参考。     

膨胀土侧向膨胀力及其对重力式挡墙的作用

为研究不同上覆荷载作用下的膨胀土侧向膨胀力及其对重力式挡墙稳定性的影响,在常规固结仪基础上,设计了一种侧向膨胀力试验装置和方法,揭示广西百色膨胀土侧向膨胀力随上覆荷载的变化规律;通过湿热气候长期作用下膨胀土路堤含水率变化的数值模拟,并结合侧向膨胀力试验结果,获得了路堤重力式挡墙静止时墙背侧向膨胀力随时间和深度的变化规律;根据试验间接得到的侧向膨胀力与侧向膨胀率的关系,分析了侧向膨胀力随墙后土体侧向膨胀量的变化及其对挡墙稳定性的影响。研究结果表明:在侧限和无荷条件下膨胀土浸水后仍会产生一定侧向膨胀力;上覆荷载在0~50kPa,侧向膨胀力随其增大而显著增大,且大于相应上覆荷载;上覆荷载大于100kPa后,侧向膨胀力增幅变小并趋于稳定;上覆荷载增至恒体积竖向膨胀力时,侧向膨胀力达到最大;湿热气候长期作用下,膨胀土路堤挡墙墙后土体含水率逐年增加,静止挡墙墙背侧向膨胀力的合力逐渐增大,作用点下移;第5年含水率变化趋于稳定,侧向膨胀力沿墙背分布近似为抛物线规律,其合力为静止土压力的3倍,作用点位于墙背中部;在侧向膨胀力的作用下挡墙会被水平推移2.0cm;若容许墙后膨胀土发生2.6cm的侧向膨胀,可极大减小侧向膨胀力,使挡墙满足规范对其抗滑和抗倾覆稳定系数的要求。     

大断面公路隧道二次衬砌受力特性模型试验

为研究大断面公路隧道运营期二次衬砌受力特征,开展室内相似模型试验,采用主动加载方式模拟隧道在运营过程中承受的围岩压力,对3车道和加宽带2种断面二次衬砌受力、变形及破坏规律进行研究。试验结果表明： 1）按规范设计的大断面隧道衬砌结构在设计荷载作用下内力和变形均较小,结构具有较高的安全储备; 2）衬砌各截面内力（弯矩、轴力）随围岩压力的增加呈现先慢后快的增加趋势,偏心距则呈现逐渐减小的变化趋势; 3）开挖断面越大,内力控制截面越多; 4）开挖断面大小对衬砌变形及破坏形态也有一定影响,断面越大,拱顶、边墙变形越大,衬砌各部位开裂荷载差异越明显,且衬砌开裂过程持续时间越长。     

高压实膨润土膨胀渗透各向异性研究

采用自主设计的膨胀渗透各向异性试验系统，对平行压实方向与垂直压实方向的高庙子膨润土试样开展膨胀力试验与饱和渗透试验，研究初始干密度对两个方向的膨胀、渗透各向异性影响规律，并从膨润土的膨胀机理和压实效应分析膨胀力各向异性机理。结果表明：平行压实方向与垂直压实方向膨胀力均随干密度增加而呈指数增长；单向压实的膨润土试样膨胀力具有各向异性特征，膨胀力在垂直压实方向始终小于平行压实方向，膨胀力各向异性系数随干密度增加而降低，且当干密度超过1.5 g/cm³时，膨胀力各向异性系数降低明显；在垂直压实方向上膨润土渗透系数略高于平行压实方向，但两者差异不大，表明单向压实作用对膨润土渗透各向异性特征影响不明显。     

湖南某高速公路膨胀土变形特征相关性试验研究

通过室内大量膨胀土试验，对湖南某高速公路3种膨胀土击实土样的变形特征相关性进行了研究。研究结果表明：对于同一种膨胀土，其膨胀力和膨胀量的大小主要取决于土的含水量和干密度；根据试验数据进行半对数线性回归分析，线性相关显著；同时对膨胀土的变形机理进行了探讨。研究结果为膨胀土路堤的设计及膨胀土地基处理提供了重要依据。