20. 八月 2020

优化热扩散,FEV增强电池安全性

FEV开发仿真技术和级联测试结合的方法,优化汽车电池包设计,防止热扩散和热失控。热失控是混动和纯电动车的一个关键安全点。 来源:FEV集团

FEV引领开发仿真方法,为客户在电池开发早期解决热扩散问题。 来源:FEV集团

德国亚琛,2020年8月-FEV作为全球电池系统开发领军企业,开发仿真和测试结合的全新汽车电池包热扩散方案。该方案可降低电池单体热失控引发的损伤和破坏,也可节约开发时间和成本。

热失控:电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控上升的现象,是混动和纯电动车辆一个关键安全点。电池着火危害人员、建筑物和环境安全。首个热扩散相关的法规是中国国家标准GB/T 38031《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,规定了单体、电池包或系统的安全要求和试验方法,将于2021年1月1日起实施。该法规试验要求,进行热扩散乘员保护分析和验证,电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5分钟,应提供一个热事件报警信号。预计其他市场及法规随即出台。

基于此,FEV结合级联测试方法,引领仿真技术,优化汽车电池包设计,以防止热扩散,降低热失控风险。

 “FEV基于仿真的电池热扩散优化方法,搭配了在电池设计和开发能力以及世界级水平的eDLP电池测试能力。因此,FEV在支持整个热扩散开发流程中优势得天独厚。”FEV集团CEO史蒂芬·皮辛格教授表示。

基于仿真的方法在基础开发阶段确定完关键CAD尺寸和电池包几何结构开始。为此,FEV创建两套定制化模型。运用多物理场仿真搭建一个模型,来评估和优化单个电池单体热失控、单体间和电池模组间热扩散。该模型及针对客户需求定制化的变体模型,可优化设计,提供如热屏障等应对措施。同时,定制另一个基于流体的通风模型,用来评估并优化通风通道设计、通风阀尺寸、电池包内部重要母线布线。

热模型和通风模型分别开发、定制。每个模型将通过物理测试数据进一步验证。该测试方法基于从单体到模组再到电池包的逐步验证,在电池包层面使用不同的假电池包评定热扩散行为。这种级联测试方法可通过已有的任意数据(如单体数据)达成优化。优势是可在开发早期收集试验数据,无需搭建功能完整的电池包,可节约时间和成本。

模型通过物理测试数据验证后,合并热模型和通风模型,建立一个包含热电池模型、本地热传递系数、通风模型中液体/气体温度的完全耦合模型。该整合模型可用于精度更高、更详细的仿真中,评估性能,选取优化的设计参数和验证。最后,设计作为完整的电池包来测试和验证。

 “很明显,热扩散是电池包一个安全考量,”FEV集团CEO史蒂芬·皮辛格教授指出,“我们很自豪,能为客户在电池开发早期使用仿真方法解决热扩散问题,并能引领这项技术。”

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https://www.fev.com/batterydevelopment

About FEV
FEV is a leading independent international service provider of vehicle and powertrain development for hardware and software. The range of competencies includes the development and testing of innovative solutions up to series production and all related consulting services.The range of services for vehicle development includes the design of body and chassis, including the fine tuning of overall vehicle attributes such as driving behaviour and NVH. FEV also develops innovative lighting systems and solutions for autonomous driving and connectivity. The electrification activities of powertrains cover powerful battery systems, e-machines and inverters. Additionally FEV develops highly efficient gasoline and diesel engines, transmissions, EDUs as well as fuel cell systems and facilitates their integration into vehicles suitable for homologation. Alternative fuels are a further area of development.

The service portfolio is completed by tailor-made test benches and measurement technology, as well as software solutions that allow efficient transfer of the essential development steps of the above-mentioned developments, from the road to the test bench or simulation.

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