據外媒報道,作為電池系統開發的全球領軍者,FEV公司表示,他們已經開發出一種新型聯合模擬和測試流程,以優化汽車電池組的熱傳播行為。通過這一流程,可以減少電池熱失控造成的損害和風險,同時節省開發時間和成本。
對于混合動力和電動汽車來說,熱失控是一個關鍵性安全問題。一旦因此引發火災,將對人身安全、建筑和環境構成威脅。作為第一個熱傳播法規,中國的GB/T 38031標準預計將于2021年1月開始實施。該法規要求,要求電池單體發生熱失控后,電池系統在5分鐘內不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。預計其他市場和監管機構也將很快跟進。
考慮到這一點,FEV致力于開發與級聯測試方法(cascaded testing)相結合的模擬技術,以優化汽車電池組的設計,防范熱傳播和熱失控風險。在基礎開發階段,定義關鍵的CAD尺寸和電池組的幾何圖形,然后,開始實施基于模擬的方法。FEV為此創建了兩種可定制模型。通過多物理模擬打造一個模型評估和優化單個電芯的熱失控,以及電芯之間、電池模塊之間的傳播行為。該模型及針對特定客戶需求定制的同類模型,允許設計優化和引入防熱屏障等對策。與此同時,第二個基于流體的定制排氣模型,可用于評估和優化排氣路徑的設計、排氣閥門的尺寸以及指示電池組內的關鍵母線路由。
研究人員分別開發和定制熱模型和排氣氣體模型,并利用物理試驗數據進一步驗證各個模型的有效性。通過這種測試方法,可以逐步驗證電芯、模塊,再到電池組。在電池組水平上,使用不同的虛擬封裝來評估熱傳播行為。如果發現任何可用數據,例如電芯數據,則可以優化級聯測試方法。其優點是,在開發初期就可以收集實驗數據,而不需要建立一個全功能電池組,節省了時間和成本。
通過物理試驗數據對模型進行驗證后,將這兩種模型結合起來,建立綜合耦合模型,包括熱電池模型、局部傳熱系數以及排氣模型中的流體/氣體溫度。通過這一組合模型,可以更精確、更詳細地進行模擬,從而可以對優化設計參數和變化進行性能評估和選擇。最后,將該設計作為一個完整的電池組進行了測試和驗證。
責任編輯:tzh
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