新能源汽车动力电池包生热量仿真分析

某车型电池包箱体空间较小,电池单体的散热效果受结构限制,在极端工况下极易产生电芯高温热失控问题进而影响行车安全。因此在该电池包设计过程中,电芯堆叠热设计就显得极为关键,文章采用Matlab仿真程序,基于戴维南单体电池模型和HPPC测试,完成了某新能源汽车电池包热生热量仿真分析,对比了25℃与40℃环境温度下电池单体在不同工况下的生热性能,为三维电池包热仿真提供必要的输入条件。     

汽车动力电池系统防爆阀的选型与理论计算

电动汽车频繁发生的起火爆炸现象一般是由锂电池系统内部的热失控现象导致的,其危害较为严重,应当引起汽车电池制造商的高度重视。安装防爆阀是一项行之有效的抑制热失控和热扩散现象的被动防御措施。防爆阀的核心作用是在电池系统内部发生热失控后能快速地将电池包内部的有毒可燃气体排到外部环境中,降低电池包内部的压力,从而防止电池包爆破。文章重点介绍了2种常见防爆阀的结构、工作原理、性能差异对比、选型的理论计算和安装注意要点等内容,为汽车动力电池系统防爆阀的选型计算提供一种思路。     

基于高比能21700圆形电芯的电池系统安全研究

热失控安全是当下高比能电池及长里程电动汽车产业化必须解决的核心命题。历经十年，江淮汽车基于小容量圆形电芯，研究了热失控发生机理，从电池系统安全设计与验证角度论述热失控防护方案与五层次验证方案，目标实现一颗电芯定向爆喷，模组不发生热扩散，电池包及整车不失火，形成了简称“蜂窝电池”的系统解决方案。基于加热法开展的大量热失控试验验证和市场应用的车辆安全大数据案例分析，实证了“蜂窝电池”热失控防护技术的有效性。     

电动汽车防火安全策略研究

动力电池热失控是电动汽车安全事故的致命隐患,为了减少电池热失控而引发的一系列电动汽车自燃事故,文章对电动汽车自燃和电池热失控的机理进行分析,从电池包防火能力、电池热失控预警系统、整车非金属阻燃性能几个方面,来提升电动汽车的整车防火安全能力,并对电动汽车的防火安全提出了合理化建议。     

车用动力电池包内部温湿耦合特性分析

汽车动力电池包内部的潮湿和凝露现象是温湿度耦合作用的结果，它直接影响电池性能、加剧电池失效且可能引发安全事故，但相关的研究工作还未得到足够关注，开展电池包内部温湿度耦合特性的分析工作尤为迫切。基于此，研究相应瞬态数值分析方法，求解电池包内部空间动态变化的温湿度分布情况。首先，分析电池包内部空间和外界环境的气体交换、热量传递过程，建立热湿传递的物理模型，并根据流体运动三大基本守恒定律以及温湿度耦合关系，建立对应的热湿传递数学模型；利用恒温恒湿箱和安装防水透气阀的电池包箱体进行热湿传递试验，验证外界环境动态变化的温湿度对电池包内部温湿度的影响以及电池包内部出现凝露和积水现象的条件；建立电池包及其内部空间的多物理场耦合三维模型，对电池包内外的热湿传递与温湿度耦合过程进行瞬态数值模拟，根据仿真计算结果与试验结果的对比验证模型的可靠性；采用真实气候环境数据定义模型中动态变化的电池包外部环境，从时间和空间分布的角度分析电池包内部温湿度的瞬态计算结果。研究结果表明：所提出的瞬态数值分析方法的可行性佳，得到了外界环境以及电池工作状态的动态变化对电池包内温湿分布、电池表面凝露时长的影响规律。     

基于整车级热扩散的传热机理分析

本文对电池出现热扩散后的传热路径进行分析,采用耦合分析手段,结合前沿验证方法 ,在部件级别的热扩散研究的机理上,进一步对整车级别的热电安全问题做出了研究,揭示了电池发生热扩散后对其他部件的影响。通过研究发现:电池热扩散后,热量会在车体内部进行逐层传递,特别是对于混动车型,电池的持续性燃烧可能会导致油箱爆燃,进而引发更加严重的安全问题。因此,在整车安全防护中应把电池热扩散后的热传递的路径纳入设计中,以防止严重安全事故的发生。     

基于相变材料的电池模组热失控传播过程研究

为研究电池热失控传播过程中的热量传递路线,建立了由一维电化学模型、内短路模型、三维传热模型和副反应模型相耦合而形成的电池组热失控模型,并用针刺实验进行了验证;提出了一种基于相变材料和液体冷却的电池模组热管理方案,并分析了它对电池模组热失控传播的抑制作用。结果表明:所提出的电池热管理方案可使电池模组各个电池发生热失控的时间间隔延长,各电池温度下降的速度加快,能很好地起到抑制电池模组热失控传播的作用。     

电池模组热扩散精准建模及高效仿真研究

电池系统热失控扩散仿真是电池系统研发过程中的重要环节,其结果能够为电池系统安全设计优化提供指导建议。因此,在满足系统模型精度的前提下,为大幅提高研发效率,非常有必要对热失控扩散的数学模型进行合理简化。本文采用“单体-模组”的研究思路,基于传统热失控试验和数值模拟的结果,构建了以归一性生热方程为核心的简化电池模组热失控扩散模型,研究模型准确性及计算效率。结果表明：简化模型的计算时间为37 min,而相同条件下传统模型的计算时间为90 min左右,在模型精度达到90%的前提下,计算时间缩短了约2/3,显著降低了计算成本。本文的研究对电池包级别的热扩散高效快速仿真提供技术参考。     

三元锂电池包的安全新解

挑战针刺不起火一根钢针检验了三元锂电池包的安全新答案。近日,广汽埃安正式发布弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”),宣告在行业内首次实现了三元锂电池整包针刺不起火。发布当日,广汽埃安用视频全面展现了试验过程。热事故信号发出5分钟后,电池包仅有短暂冒烟、无起火和爆炸现象。静置48小时后,电压降至0V,温度恢复至室温……在中国汽车技术研究中心首席专家、国家电池安全标准起草人之一刘仕强带领团队进行的针刺热扩散试验中,弹匣电池整包针刺后只有被刺电芯模块热失控,没有蔓延到其他电芯。打开电池整包内部结构完好。     

动力电池充电自燃的自动灭火系统设计

基于STC89C51微处理器为核心的单片机,设计开发了一种针对电动汽车充电过程中动力电池包自燃的自动灭火系统。通过温度传感器实时监测动力电池包周围的温度,当电动汽车充电过程中出现电池热失控导致动力电池包温度超过安全温度时,控制系统发出相应的控制指令自动开启灭火装置,同时将温度数据传输至上位机进行显示与储存,并通过声光报警系统提醒充电站工作人员,从而降低电池包自燃后的人员伤亡与财产损失。     

基于电池保护的侧面柱碰工况下车身结构优化

纯电动车型在发生碰撞时需要考虑对电池的保护,侧面柱碰工况由于柱子接触面远小于壁障,对电池的保护难度远大于前碰和后碰。文章通过研究,制定了柱碰工况下对电池保护的量化指标,识别出半填充挤压铝门槛、“圆管式”四号梁和承载力电池包的方案概念,通过提升管子厚度和曲率,优化挤压铝壁厚和加强筋位置,提高了车身侧面结构整体强度,降低侵入量,提升电池包的安全性能。     

锂离子动力电池模组碰撞失效行为试验研究

随着新能源汽车的快速发展和普及推广,锂离子动力电池的安全性问题日益突出。文章基于电池系统国标检测项目和典型汽车碰撞工况,设计了锂离子电池模组在不同加载速度和不同方向下的挤压试验,分析了锂离子电池模组的复杂力-电特性和失效行为。结果表明:电池模组在低速和高速挤压试验过程中均出现内短路和热失控现象,高SOC电池模组相比于低SOC模组在发生热失控后更容易起火燃烧。高速冲击工况下电池模组发生内短路时的侵入量比低速工况时小,说明电池模组的损伤容限随着加载速度的提高而降低。电池模组在碰撞工况下的力学特性及安全性具有典型的方向性。电池模组X方向的抗冲击能力相比Y向和Z向更强,但因电池单体堆叠热量积聚使得模组热失控更严重。研究结果为模组耐撞性能提升和整车电池碰撞防护设计提供了重要参考依据。     

车用电池热管理系统试验台架研制与试验研究

为了满足电动汽车电池包和电池热管理系统开发和试验需求,设计和搭建了基于CAN总线通讯交互的电池热管理系统试验台架。通过高温US06工况和低温NEDC工况电池热管理试验研究表明,该试验台架功能运行正常,电池包设计符合热管理要求。并初步验证了电池热管理基本控制策略的正确性,为后续整车级电池热管理标定试验和策略优化提供依据。     

基于混合高斯-隐马尔可夫模型的动力电池实时热失控检测

随着电动汽车在我国的发展，动力电池的安全性能成为评价电动汽车综合产品力的重要指标，其中动力电池热失控的检测对乘车人员的安全至关重要。针对传统热失控检测方法在实际应用中难以准确做出判断的问题，从电池传感器直接观测的电压、电流、时间等参数中提取状态特征向量，使用混合高斯模型对特征进行最优化筛选。分别对动力电池不同的安全状态评估其混合概率分布，通过BW方法建立隐马尔可夫模型，利用维特比算法对当前观测序列计算相似概率来判断当前电池的健康状况。实验结果表明，隐马尔可夫模型对动力电池热失控的识别较常见时序检测方法更为准确，可以实现在无需电化学仪器检测的前提下达到初步热失控风险检测的目的，提升安全检测效率，降低检测成本。     

关于某电池包的模态分析优化及试验验证

根据电池包安全性能要求,需对电池包进行振动试验以验证该电池包结构及性能的可靠性。现对某电池包进行振动试验后,发现在20～24 Hz时模组及模组固定支架附近发生共振现象,基于该问题现对该电池进行结构模态分析,并调整结构以寻找解决方案。     

纯电动汽车动力电池包结构轻量化设计

为实现某纯电动汽车动力电池包的轻量化设计,结合电池包各结构件的功能属性与结构特征,通过更换铝合金材料以及形貌、拓扑、尺寸优化等CAE仿真方法对电池包中的不同结构件进行优化,使电池包在保持良好静态性能的条件下,整体质量减轻6.2%,且动态性能得到明显改善。对优化后的电池包实体进行安全性能测试,结果表明,电池包各项安全性能指标均满足国家标准要求,优化设计方案具有可行性。     

纯电动汽车电池热管理风冷与液冷

<正>锂离子电池包热管理的要求是根据锂离子电池发热机理,合理设计电池包结构,选择合适的热管理方式,合理设计热管理策略,保证电池包内各个单体电池工作在合理温度范围内的同时尽量维持包内各个电池及电池模块间的温度均匀性。     

不同滥用条件下车用锂电池安全性实验研究

为提升电动汽车的使用安全性,揭示极端情况下三元锂电池热失控的发生机理与行为特点,对某一12 A·h车用三元锂电池进行过温、过充和内短路等3种不同滥用条件下的热失控实验,探索热失控过程中电池电压、温度等关键参数的变化,对比分析3种热失控行为的特点。结果表明,三元锂电池热失控有明显的触发演变过程;电压突然急剧升高又迅速急剧下降的异常变化可作为判断过充热失控是否发生的条件;过充热失控发生到电池剧烈燃烧之前存在一定的反应时间;相同条件下,过充热失控的剧烈程度和破坏程度要大于内短路和过温热失控。最后基于实验结果,提出改善车用三元锂电池在热、电、机械等滥用条件下安全的建议。     

PHEV动力汽车电池包振动性能结构优化

<正>电池包的抗振动性能对电池的基本电性能、安全性、可靠性和耐久性具有重要影响。本课题基于某PHEV车型电池包的开发过程中，采用了仿真分析的研究方法，对电池包的抗振动性能进行了分析和优化，提高了电池包的振动安全性能。PHEV（插电式混合动力汽车）是近几年在传统汽车的基础上发展起来的一种汽车，由于其突出的燃油经济性和优良的排放性能受到全世界的广泛关注。其电池包的抗振动性能直接决定了整车的安全性和使用寿命。电动汽车在实际行驶过程中路况比较复杂，因此电池包受到的振动情况是随机的。     

CEVE安全评价方法及结果分析

安全是中国新能源汽车评价规程（CEVE）三个维度之一，也是新能源汽车最关键最重要的指标。基于消费者使用场景，通过对整车使用安全及其安全处理机制、电池包IPX9 防水、电池包底部球击安全、电池包高低温充电安全等方面开展测试评价方法的研究，评估车辆在耐环境性、误操作防护和事故中对乘员的保护能力；同时对车辆安全核心部件动力电池包在机械滥用、电滥用和热滥用三个角度进行全方位的测评研究，评估动力电池包的安全性。测评研究结果以直观量化形式发布，为消费者提供参考，引导企业对产品进行优化升级，促进新能源汽车更安全、更高效的发展。