FEV通过优化热传播过程 提高电池安全性

据外媒报道，作为电池系统开发的全球领军者，FEV公司表示，他们已经开发出一种新型联合模拟和测试流程，以优化汽车电池组的热传播行为。通过这一流程，可以减少电池热失控造成的损害和风险，同时节省开发时间和成本。

图片来源：FEV官网

对于混合动力和电动汽车来说，热失控是一个关键性安全问题。一旦因此引发火灾，将对人身安全、建筑和环境构成威胁。作为第一个热传播法规，中国的GB/T 38031标准预计将于2021年1月开始实施。该法规要求，要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。预计其他市场和监管机构也将很快跟进。

考虑到这一点，FEV致力于开发与级联测试方法（cascaded testing）相结合的模拟技术，以优化汽车电池组的设计，防范热传播和热失控风险。在基础开发阶段，定义关键的CAD尺寸和电池组的几何图形，然后，开始实施基于模拟的方法。FEV为此创建了两种可定制模型。通过多物理模拟打造一个模型评估和优化单个电芯的热失控，以及电芯之间、电池模块之间的传播行为。该模型及针对特定客户需求定制的同类模型，允许设计优化和引入防热屏障等对策。与此同时，第二个基于流体的定制排气模型，可用于评估和优化排气路径的设计、排气阀门的尺寸以及指示电池组内的关键母线路由。

研究人员分别开发和定制热模型和排气气体模型，并利用物理试验数据进一步验证各个模型的有效性。通过这种测试方法，可以逐步验证电芯、模块，再到电池组。在电池组水平上，使用不同的虚拟封装来评估热传播行为。如果发现任何可用数据，例如电芯数据，则可以优化级联测试方法。其优点是，在开发初期就可以收集实验数据，而不需要建立一个全功能电池组，节省了时间和成本。

通过物理试验数据对模型进行验证后，将这两种模型结合起来，建立综合耦合模型，包括热电池模型、局部传热系数以及排气模型中的流体/气体温度。通过这一组合模型，可以更精确、更详细地进行模拟，从而可以对优化设计参数和变化进行性能评估和选择。最后，将该设计作为一个完整的电池组进行了测试和验证。