Ansys+清華大學:聚焦電池安全,探索仿真前沿

5月27日-28日,由Ansys與清華大學車輛與運載學院聯合主辦的“熱失控實驗與仿真培訓班”在清華大學順利舉行。此次培訓聚焦電池安全的前沿話題,吸引了來自動力電池、儲能電池、新能源汽車等領域的研發工程師與技術管理者,通過理論講解、實驗操作與案例建模等形式,全面剖析電池熱失控的成因、演化機制與仿真預測方法,活動現場座無虛席,反響熱烈。

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仿真技術為產業升級帶來的

電池安全設計保駕護航

隨著新能源技術和儲能產業的快速發展,動力電池和儲能電池系統在高能量密度、高倍率充放電等方面持續升級,與之俱來的電池熱失控熱蔓延風險日益凸顯,工程仿真在電池安全設計中的作用也愈發重要。如何精準預測并有效抑制熱失控,成為整個產業鏈亟需解決的核心難題。

尤其目前,工業和信息化組織制定的強制性國家標準——《電動汽車用動力蓄電池安全要求》(GB38031-2025)正式發布,將于2026年7月1日起施行。新國標首次提出因內短路發生熱失控后不起火不爆炸的要求,被稱為“史上最嚴電池安全令”。動力電池新國標實施后將有效降低碰撞后新能源汽車動力電池燃燒的風險,可以更好地保護消費者的生命安全,同時也對所有整車和電池企業提出新要求,尤其是對熱失控熱蔓延核心技術提出了更高的要求。

針對這一背景,Ansys與清華大學攜手打造此次培訓班,依托清華大學在電池安全基礎研究的深厚積淀,結合Ansys在多物理場仿真平臺的領先能力,旨在為產業界提供具普適性的解決方案,推動電池安全仿真技術的發展。

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N方程熱失控模型:

嚴格驗證其高精度和可靠性

本次培訓特別邀請了清華大學車輛學院馮旭寧教授、徐成善老師和馬仡男博士,以及Ansys資深電池專家胡曉博士,圍繞電池熱失控ARC/DSC實驗技術,熱失控模型的建立,參數擬合與Ansys Fluent仿真建模方法帶來了精彩報告;講解了熱失控機理、電池熱行為測試方法以及模型構建的關鍵技術。

Ansys資深電池專家胡曉博士介紹了與清華大學最新合作研發的“N方程熱失控模型”:將清華大學N方程熱失控模型內置到Ansys Fluent中,拓展了Fluent熱失控模型的能力和應用范疇,將DSC/ARC熱失控實驗相結合,通過基于實驗數據進行動力學參數擬合得到N個熱失控方程,一改主流分析方法的局限性。

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培訓現場還特別安排了實驗操作與仿真建模兩個實操環節。參會者親自參與了基于ARC絕熱加速量熱儀的電池熱安全測量實驗,DSC實驗中電極材料活性物質剝離以及利用差示掃描量熱儀對電極材料進行熱特性測量的實際操作,揭示電池的熱失控機制,并表征放熱反應。基于不同升溫速率下的 DSC 結果,采用 Kissinger 方法和非線性擬合方法確定各放熱反應的動力學參數。通過實際案例演示與操作講解,系統掌握了熱失控建模與仿真分析的關鍵步驟與技巧。

Ansys Fluent新的N方程熱失控模型經過了Ansys和清華大學對動力學模型的嚴格驗證,并在某實際案例中與測試結果進行對比中展示了很好的結果一致性。

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清華大學電池熱失控驗證模型

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Ansys仿真結果與實驗數據對比,直觀呈現了模型的高精度和可靠性

此次培訓不僅提升了參會人員對電池熱失控建模理論與實操能力,也為產學研用各方搭建了深度交流平臺,推動了電池安全仿真技術從實驗走向工程應用。“模型理論+實驗數據+仿真實踐”的多元化培訓形式讓大家紛紛表示受益匪淺。

培訓期間參會者與講師就熱失控實驗和仿真實際問題進行了非常深度的互動,不少參會者表示,希望未來能進一步推進與Ansys及清華大學的深度合作,落地具體項目,真正將先進技術轉化為工程能力。未來,Ansys還將繼續攜手清華大學及各界合作伙伴,共同推動電池安全設計,助力新能源行業發展。

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