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电池组热失控定向排爆有限元分析
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电池组热失控定向排爆有限元分析

电池组热失控定向排爆热传导仿真,可获得热失控温度传热情况、热源扩散分布情况、定向排爆气流泄压疏导情况进行分析验证。

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商品概述

电池组热失控定向排爆热传导仿真,可获得热失控温度传热情况、热源扩散分布情况、定向排爆气流泄压疏导情况进行分析验证。


 

业务内容:

电子电器、医疗器械、汽车等行业热管理技术咨询、方案开发、软件销售


电池包热失控是新能源汽车技术壁垒:

   新能源车型正在成为主流,目前仍然存在造价成本高、续航里程、充电时间长和残值等问题,高镍电池的热稳定性,很大程度上决定了新能源车性能成败。随着镍含量的提高,正极材料的稳定性也随之下降,导致热失控引发电池自燃风险上升。


应用价值:

电池包热失控问题成为新能源汽车事故主要原因

  有数据显示,在2020年国内的新能源汽车事故中,因电池问题而导致的事故占据了大部分的比例,而这其中的热失控问题成为了主要原因。

  电池在放电的过程中,其所产生的“副作用”就是放热。若散热条件不好,放热的“副作用”有可能引起更高温度的超标,当电池达到450℃时则会引起电解液燃烧,从而引发热失控。当一个电池单体发生热失控之后,相邻单体受影响后也相继发生热失控,导致热失控蔓延造成的连带效应后引发安全事故。


解决热失控问题,有限元分析起到至关重要的作用

要实现的目标:

  为了提高电动汽车与传统燃油车的竞争力,搭载的电池能量密度迈向350Wh/kg以上,单次充电行驶里程超过800km。很大程度上要取决于高镍电池组的设计方案。


  动力电池开发可以分为整包设计,模组设计电芯设计和材料设计,需要机械、电气、软件、仿真、材料、化学等专业的工程师共同配合,才能设计成最终的产品交付整车使用,因此前期在人力资源和试验成本的投入上非常大,并且整个开发的周期也非常漫长。理论仿真能够很好的解决此问题,缩短研发周期,为方案评估提供有力的理论依据。


有效模拟电池组热分布情况

  当一个电池单体发生热失控之后,相邻单体受影响后也相继发生热失控,导致热失控蔓延造成的连带效应后引发安全事故。有限元分析有效预测电池组热释放,清楚模组最高温度数值,高低温度分布情况,设计师需要对齐在允许温度范围内管控。



有效模拟电池组排爆烟雾流向情况

  热源隔断的设计将因热失控而导致燃烧爆炸的电池或整块电池组都封堵在一个预定的空间里,并将所释放出的火焰热流通过预定线路引向排爆口释放。定向排爆技术在此过程中可以将超过1000度的高温气体快速降温至200度以内,然后再将其进行快速分散以使得排出电池包外的气体温度低于100摄氏度,


依据电池包热分析模拟结果温度情况,如果升温无法避免,那就要在它即将爆发的初期就将它控制在一个范围里,

设计师为它精心设计了一个热源隔断系统:建立在电芯与电芯之间的“防火墙”,

定向排爆仿真热传导数据云图





定向排爆仿真热传导数据云图


有效模拟定向排爆口火流温度情况

通过定向排爆口喷射出去的高温气体在不到3秒的时间内得到了有效抑制,并且整体的温度也被降到了100度以下。


  在此项目应用中,采用了整包级热失控燃烧模型,实现气流、火流多维度的拟合仿真,实现了在没有制样实测的条件下,完全通过虚拟的数字化仿真来搭建设计模型功能验证,颠覆了先开发再测试的传统开发方法。


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查看更多案例:电池包散热分析  电子电器散热分析  压铸变形分析




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