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手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

发布者:admin   发布时间: 2017-10-19 浏览次数:

  继三星智能手机GalaxyNote7因锂电池故障爆炸召回的消息,引发了消费者的广泛关注之后,近日,iPhone8爆炸的新闻,又引起了大众对于电池的安全问题的关注。

 小小的手机都会爆炸,动辄搭载几百公斤动力锂电池的电动汽车还安全吗?


手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 没有安全就没有电动汽车的未来

 统计数据显示,截至2015年底,我国电动汽车事故率达到0.17%,高出世界平均水平一倍多。伴随着车辆、电池及线束的老化,电动汽车安全风险正进一步增大。


手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 “不管由什么引起,电动汽车安全事故的主要表现是电池热失控。”中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高说,首先是单体电芯热失控,其间的发热量可以使电池的温度升高400—1000摄氏度;接着热失控会在电池模组中像放鞭炮一样迅速扩展,车辆冒烟、起火甚至爆燃。


手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 确保电动汽车安全,汽车制造企业责无旁贷。其中,科学的安全理念、严谨的开发流程、必不可少。因此,电动汽车研发过程中的热仿真分析就至关重要。

 通过对电池散热过程的热仿真分析,可以预测电池温度在放电过程中的变化趋势,检验电池包的散热性能,为电池箱的设计提供理论依据。

 本篇,有限元科技小编就为大家分享一个电池包热仿真分析的案例。

 分析中采用的前提和假设:



 导热率设置:



电芯导热界面设置


 注:材料的导热率设定,如果是单一材料部件,如外壳等,根据部件所使用的实际材料的导热率给定;如果是复合材料部件或多种材料组合的部件,而在3D模型中是通过简化模型绘制的,则材料导热率,按照集总参数法,根据经验和理论折算给定当量导热系数,如电芯等。

 功耗设置及风机选用:

 单节电池的发热量按照电流1A和内阻50mΩ确定为0.288w,电池为18650,容量2.4Ah;

 风机统一为最大风量15.87m3/h,最大全压31.33Pa的轴流风机,可以根据具体需求随时改换。

 分析方案:

 仿真工作环境:30℃环境温度下放电1小时

 分析模型:



手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 放电一小时温度截面云图(Z方向)


手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 放电1小时速度截面云图(Z方向)


手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 放电1小时速度截面云图(Y方向)


手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 电池放电一小时温度分布图


手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 电池放电一小时温度分布图


手机电池爆炸!如何利用仿真提高电池安全性

 仿真结论

 在此散热方案下,大部分电池的温度都处在40-45℃的区间之内,少数散热条件较好的电池区域温度低于40℃。在最高温度可以接受的条件下,可以通过调整风机的风量和摆放来改善温度的不均衡度。


 

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