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简单谈谈Ford在动力电池安全性方面研究思路

发布日期:2017-09-15 22:17  来源:网络  作者:阿伟   浏览次数:1009

动力电池安全是一个比较重要的课题,而可能影响因素主要有内外部短路、过充、过温、冲击、浸泡等。如果从仿真角度,如何去考虑这些问题呢?
 
上述各种滥用情况,涉及到结构、电气、电化学、热等各种耦合响应,过程比较复杂。下面简单讲解一下电芯模组外短路仿真过程,文中内容主要是Ford汽车对动力电池电池安全性的一些研究思路。
如软包电芯,考虑采用电化学模型,对最小单元进行建模,只考虑正极集流体、正极活性物质、隔膜、负极活性物质、负极集流体,再考虑堆叠层数,建立三维模型。
构建电池模组如5P4S模块,定义好电连接。
 
模块整体结构如下:
我们模拟一下模块受到碰撞冲击造成的外短路情况,正常情况下模块在电池包内已进行充分固定,我们假设底部已充分固定。
通过仿真结果,可以看到外力下相邻busbar间有接触,导致外短路触发。另外提一下,关于模型的busbar设计与GM volt的电连接方式,大家可以对比去了解一下。这是初始的各串电池电势分布:
此处,通过EQ连线,可以定义各种连接方式,如短路、外部加载等等,这边不详细说了。这是外短路触发后仿真的电势分布及电流密度分布结果:
 
关于热扩散及过充安全性仿真,就不介绍了。电池内部我们简单介绍下隔膜在预计的机械应力下如何处理:
 
通过两种网格划分方式,对隔膜不同体积分数下各参数进行扫描,根据结果进行优化设计,具体优化方式也不详细说了,只提供一个思路,作为一个参考。

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