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。     

动力电池系统压差成因分析与改善

动力电池作为新能源汽车的重要组成部分，其品质直接影响新能源汽车的质量。动力电池由多个串并联电池电芯组成，受内外多种因素作用，电芯之间存在不一致性，使电芯之间存在电压差，压差不断扩大是电池容量衰减的重要因素之一。对动力电池压差产生的原因进行深入分析，通过大数据分析及现场确认，找到电池压差的主要成因，并据此提出合理可行的改善措施，为优化动力电池压差问题提供参考。     

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。     

压力均匀性对软包电池模组一致性影响分析

软包锂电池模组外部施加不同程度压强,可通过改变电池界面状态影响电性能。在室温环境下,对电池模组施加不同压力进行充放电循环,分析压力及均匀性对软包电池模组电性能影响。试验结果表明,模组应力集中位置出现电芯局部析锂老化,模组内电芯压差增大,循环寿命衰减加快,分析与局部压力过大造成Li+传输通道减少有关。     

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。     

电芯膨胀力叠加关系研究

随着新能源行业的兴起,高比能、低成本、高成组效率的模组设计已成为主流趋势。然而锂离子电池在充放电过程中会发生鼓胀,导致电芯循环寿命降低。且电芯到模组级别膨胀力呈增大趋势,过大的膨胀力会使模组端侧板发生破坏。文章基于电芯膨胀力叠加关系的研究,分别对单体电芯、2P1S、1P2S、3P1S、1P3S、4P1S、1P4S以及3P4S模组进行了测试,得出电芯串并联方式对模组膨胀力大小的影响可以忽略不计,且模组膨胀力的大小与电芯的个数呈对数函数的关系。通过预测不同成组方式模组膨胀力的大小,为安全模组设计提供指导意义。     

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。     

基于热平衡法的方壳电池电芯温度预测模型

据不完全统计，电动汽车大多在充电过程中发生自燃，如何在热失控前通过温度进行预警显得尤为重要。针对方形锂离子电池，构建了适用于嵌入式应用的电芯温度预测模型。通过试验精准测量电池各项热物性参数，对电池表面和电池卷芯分别进行热平衡分析，建立不同的能量守恒方程，对电池进行网格划分，进一步构建电池三维温度预测模型。仿真结果表明，热平衡模型不仅能够预测出电池每一部分的温度，而且预测的电芯温度误差不超过0.35 ℃，对快充条件下的电池温度预测有重要意义。     

锂离子电芯传热行为与热管理设计

锂离子电池热管理设计大多从电池封装层面考虑热管理与电池系统的结合,容易忽略对电芯本身传热行为和电芯级热管理设计的细节研究。为此,研究方形锂离子电芯传热行为和影响电芯传热的关键参数,建立方形锂离子电芯传热数学模型,通过不同传热位置、传热面的对比计算进行测试验证,确定方形锂离子电芯最佳的热管理设计传热位置。研究结果可为锂离子电池热管理系统优化设计提供参考。     

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。     

基于整车平台的动力电池平台化研究

整车以及对应系统的平台化开发是新能源汽车行业的共识和重要的技术趋势，有利于统筹各项目的开发，提升系统共用性，节约成本。基于整车平台的电池系统平台化开发需要明确整车与电池的相关变量，主要包括整车空间、整备质量、续航、电耗、动力性，以及电池尺寸、质量、电量、功率性能。本文以某混动平台的电池系统开发为例，通过各变量的分布与边界条件求解出包含2～3款电芯的平台化方案，通过每款电芯串联节数和电池包Y向尺寸的带宽设计来兼容16款平台车型，为后续产业界各平台的电池方案开发提供了基础的策略参考。     

新能源汽车动力电池锂沉积现象研究

文章主要研究新能源汽车动力电池在低温以及快充条件下电性能的衰减与伴随产生的锂沉积现象。通过模拟低温快充测试条件,对电池进行充放电处理;再对电芯进行物理拆解,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、气相色谱质谱联用仪等材料分析手段对电芯电极片进行锂枝晶的形貌、金属元素价态和气体成分的分析。基于电芯的电性能与材料层级现象之间的关联研究,有助于从机理上理解电池电性能的表现。文章通过优化电池监测的控制条件,发展一种无损检测的技术方案,用于监测动力电池由于产生锂沉积而导致的性能衰减,以及时预警安全隐患来提高电动汽车的安全性。     

对电学计量检定及测量的误差原因分析

导致电学剂量检定及测量的误差的原因繁多且复杂，本文阐述了造成检定及测量误差的原因，电学计量检定员必须要全面了解并掌握造成误差的因素，在测量过程中尽量减少这些误差。在此基础上，本文主要探讨造成电学剂量检定及测量中的误差原因。     

EVCT对直喷汽油机燃烧和微粒排放的影响

本文研究了排气门关闭正时（EVCT）耦合点火正时（IT）对火花点火汽油直喷（GDI）发动机在5种不同工况下燃烧、性能和微粒排放的影响。研究结果表明，EVCT的延迟导致燃烧持续期（CA5-CA90）延长和燃烧中心（CA50）延迟。而IT的提前可以提前CA50，缩短燃烧持续期。EVCT结合IT可有效改善发动机油耗和微粒排放，有效燃油消耗率（BSFC）可降低4.66%，微粒总数最多可减少95%。随着负荷或转速的增加，EVCT对微粒排放和燃料消耗的影响减弱。     

福特与SK Innovation将在美国成立电池合资企业

正福特汽车与SK Innovation宣布双方已签署了合资备忘录,拟共同在美国组建名为"BlueOvalSK"的合资公司并在本地生产电芯和电池组。BlueOvalSK计划将于2025年左右实现量产,每年生产共计约60 GWh的电芯和电池组,并有产能扩展的可能性。     

车用直喷柴油机稳定工况下排气微粒与烟度的关系

本文通过测量一台车用直喷柴油机５０个工况下的微粒排放和烟度，得出了排气微粒及其干组份与滤纸烟度之间的关系以及微粒的可溶组份与排气中气排气中气态总碳氢 之间的关系，并且回归成经验公式 。     

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。     

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。     

柴油汽车微粒排放控制措施

本文阐述了国外柴油汽车同粒排放控制措施，主要方法有使用低硫燃烧过程，以秀害排放量的生成，采用排气后处理技术进一步降低微粒排放量。同时指出国内对柴油车辆微粒排放控制处于刚刚起步阶段，控制标准低，控制技术落后，因此加大柴油车技术革新改造和新技术使用，是我国今后的努力目标。     

红外辐射能应用于柴油机排气微粒过滤器再生机理的探讨

本文探讨了红外辐射能用于柴油机排气微粒过滤器再生的机理，并进行了对比试验。试验结果表明．红外辐射能可明显地提高柴油机排气微粒过滤器的再生能力。