電池濫用的案例
低溫循環(huán)老化對(duì)鋰離子電池機(jī)械濫用安全性的影響
來源：汽車安全與輕量化 作者：劉原杰
機(jī)械濫用安全性是鋰離子電池安全研究中的一個(gè)重要組成部分，但目前的研究多集中于新鮮電池。近日，清華大學(xué)周青教授課題組以低溫環(huán)境下循環(huán)老化鋰離子電池為研究對(duì)象，對(duì)不同老化程度的電池進(jìn)行了從電池單體，到電池組分，再到形貌觀測(cè)的試驗(yàn)研究，評(píng)估了循環(huán)老化對(duì)鋰離子電池機(jī)械濫用安全性的影響，相關(guān)成果發(fā)表于近期的Energy Storage Materials期刊。
01、試驗(yàn)流程
電池老化：使用某商用軟包鋰離子電池進(jìn)行老化試驗(yàn)，電池容量為25Ah，正極活性物質(zhì)為NCM，負(fù)極活性物質(zhì)為石墨。采用0.8C的充放電倍率，在0攝氏度下對(duì)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)老化，當(dāng)電池容量分別衰減10%，20%和30%時(shí)，停止老化，加上新鮮電池（0% 容量衰減），共有四種不同老化狀態(tài)的電池進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。四種老化狀態(tài)電池，按照老化程度由淺到深，分別代表新鮮電池、欠報(bào)廢電池、正常報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)電池和過報(bào)廢電池；
電池單體擠壓測(cè)試：使用1英寸球形擠壓頭，對(duì)電池進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)擠壓測(cè)試，擠壓過程中檢測(cè)電池力-電-熱響應(yīng)。當(dāng)擠壓力下降到峰值力20%時(shí)，擠壓頭自動(dòng)停止，并保持在最低點(diǎn)，此后繼續(xù)監(jiān)測(cè)電-熱響應(yīng)直到2400 s。試驗(yàn)完成后，拆解電池，觀察不同狀態(tài)電池的斷裂形貌；
電池組分材料測(cè)試：對(duì)電池的正極、負(fù)極和隔膜開展拉伸和壓縮組分材料測(cè)試，對(duì)比新鮮電池和老化電池的試驗(yàn)結(jié)果，確定老化后電池單體擠壓響應(yīng)發(fā)生變化的主要來源；
電池微觀形貌觀測(cè)：在掃描電鏡下，觀察電池正極、負(fù)極和隔膜的微觀形貌變化。
展開 基于comsol的軟包鋰電池熱濫用失控蔓延分析
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</div><p> 鋰離子動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的主流動(dòng)力源，具有高比能量的特點(diǎn)。而目前汽車用動(dòng)力電池多采用數(shù)量較多的小容量電池進(jìn)行串并聯(lián)成組以滿足高能量的要求。這樣，汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全問題就不再僅僅是電池單體的安全問題，而是電池成組安全問題。近年發(fā)生的汽車動(dòng)力電池事故，均是由于電池組中的某一個(gè)電池單體發(fā)生熱失控后產(chǎn)生大量熱，導(dǎo)致周圍電池單體受熱產(chǎn)生熱失控。這樣，電池組內(nèi)的熱失控蔓延問題就是電池成組安全問題的主要關(guān)注點(diǎn)。</p><p> </p><p> 熱失控的發(fā)生劃分為三個(gè)階段，自生熱階段（50℃-140℃），熱失控階段（140℃-約850℃），熱失控終止階段（850℃-常溫），文獻(xiàn)提供的隔膜大規(guī)模融化溫度起始于140℃。</p><p> 如果周圍有其他電芯，則在此階段，通過把熱量向周圍傳播，熱失控可能向其他電芯蔓延。熱量可能通過連接的導(dǎo)電件傳導(dǎo)，也可能因?yàn)轶w積膨脹，原來保有間距的電芯，在此時(shí)已經(jīng)彼此貼緊，電芯殼體之間直接傳導(dǎo)熱量。蔓延不能有效阻斷，將產(chǎn)生整個(gè)電池模組爆炸燃燒風(fēng)險(xiǎn)。
展開 基于comsol的18650鋰電池熱濫用失控分析 ￥2500
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</div><p><br></p><p><br></p><p>熱失控是鋰離子電池最嚴(yán)重的安全事故，儲(chǔ)存在鋰離子電池內(nèi)部的電能和化學(xué)能在短時(shí)間內(nèi)大量釋放，使得鋰離子電池內(nèi)部的溫度甚至能夠達(dá)到900℃以上，同時(shí)熱失控中電解液、活性物質(zhì)分解產(chǎn)生的大量氣體會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部的壓力急劇升高，甚至引起鋰離子電池的爆炸。為了保證在鋰離子電池的安全性，通常我們會(huì)在電池殼上設(shè)計(jì)一個(gè)防爆閥，在壓力過高時(shí)能夠及時(shí)被破壞，釋放電池內(nèi)部的壓力，防止熱失控中電池發(fā)生爆炸。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201909/7d5c73bb95e8419ea86442e5ee7bd214.gif"></p><p> 對(duì)于18650電池而言，防爆閥設(shè)計(jì)在電池的上蓋之中，防爆閥還兼具了斷路器的功能，在電池內(nèi)部壓力升高到一定程度時(shí)，防爆閥動(dòng)作切斷電流回路，當(dāng)電池內(nèi)部的壓力進(jìn)一步升高時(shí)，防爆閥結(jié)構(gòu)被破壞，釋放電池內(nèi)部的壓力，防止電池發(fā)生爆炸。之前我們主要是從原理上了解防爆閥的設(shè)計(jì)，由于18650電池上蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)讓我們很難直接看到在熱失控的過程中防爆閥動(dòng)作過程。</p><p> 倫敦城市學(xué)院的Donal P. Finegan（第一作者）和Paul R.
展開 LS-DYNA在動(dòng)力電池機(jī)械濫用上的多物理場(chǎng)仿真
隨著電動(dòng)車的保有量不斷增加，當(dāng)電動(dòng)車事故的數(shù)量與傳統(tǒng)燃油車的事故數(shù)量相當(dāng)時(shí)，電動(dòng)車電池的碰撞安全問題將會(huì)更為凸顯。在汽車碰撞事故中，電池包有可能受到擠壓而嚴(yán)重變形，也有可能在無明顯變形的情況下發(fā)生沖擊過載，從而有一定的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。這方面比較著名的一個(gè)案例就是2014年發(fā)生的Tesla在高速行駛中發(fā)生地面物體撞擊而導(dǎo)致的事故，其電池包嚴(yán)重變形并發(fā)生熱失控著火。在可預(yù)計(jì)的將來，電動(dòng)車所搭載的電池容量將繼續(xù)增加，潛在風(fēng)險(xiǎn)更大，動(dòng)力電池的碰撞安全性問題已成為急需解決的問題。
相比于針對(duì)電池在熱和電濫用工況下的安全問題的研究，機(jī)械濫用工況下針對(duì)電池安全問題的多物理場(chǎng)仿真分析的研究相對(duì)較少。本文對(duì)目前有關(guān)電池單體、電池模塊以及電池包在機(jī)械載荷下多物理場(chǎng)分析進(jìn)行了梳理。從研究尺度上看，電池碰撞安全研究包括了電池組份材料、電池單體、電池模組與防護(hù)結(jié)構(gòu)以及電池包等各個(gè)層次。電池碰撞安全研究的的主要目標(biāo)有：（1）理解機(jī)械載荷下電池單體的變形與失效特征以及與內(nèi)短路觸發(fā)的關(guān)聯(lián)性，最終建立單體、模塊或電池包的損傷判據(jù)和損傷容限；（2）建立兼顧計(jì)算精度與計(jì)算效率的有限元仿真模型，指導(dǎo)電池包防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從研究方法上看，需要對(duì)電池進(jìn)行常規(guī)結(jié)構(gòu)仿真分析和多物理場(chǎng)仿真分析。
△動(dòng)力電池研究尺度
△常規(guī)結(jié)構(gòu)仿真分析
△多物理場(chǎng)仿真分析
作為ANSYS中國高級(jí)服務(wù)商，優(yōu)飛迪對(duì)動(dòng)力電池仿真分析工具及其整體解決方案有著豐富的經(jīng)驗(yàn)和獨(dú)特的見解。動(dòng)力電池的疲勞分析可以采用ANSYS nCode，強(qiáng)度與剛度及振動(dòng)分析可以采用ANSYS Mechanical和LS-DYNA，跌落、沖擊、擠壓、針刺、多物理場(chǎng)分析可以采用LS-dyna。作為優(yōu)飛迪科技的高級(jí)仿真工程師，下面小優(yōu)將針對(duì)動(dòng)力電池的多物理場(chǎng)仿真分析進(jìn)行分享。
展開 
7/9 LS-DYNA在電池濫用上的多物理場(chǎng)仿真介紹
簡(jiǎn)介：
LS-DYNA使用同一模型可以同時(shí)求解結(jié)構(gòu)-熱-電磁等多方面的多物理場(chǎng)問題，可以應(yīng)用在電池的擠壓方面，一次性得到結(jié)構(gòu)變形信息、熱信息、電流電壓及SOC剩余載荷等信息。
時(shí)間：
2020/07/09 16:00
內(nèi)容：
本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)將介紹LS-DYNA中電阻加熱求解器的概念及應(yīng)用、結(jié)構(gòu)與熱耦合、兩個(gè)導(dǎo)體間的接觸等，以及電池模組、Randles 等效電路、實(shí)體單元模型、厚殼單元模型、Macro模型等相關(guān)內(nèi)容。
講師簡(jiǎn)介：
王強(qiáng)
上海仿坤軟件科技有限公司仿真工程師。2013年于上海大學(xué)獲得固體力學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位，其后一直在CAE相關(guān)咨詢公司從事LS-DYNA軟件的技術(shù)支持及工程咨詢項(xiàng)目服務(wù)，在ALE，S-ALE，ICFD，CESE，DEM，EFG，SPH，CPM，熱分析，隱式分析，用戶自定義材料，用戶自定義載荷和MPP等技術(shù)方面的應(yīng)用具有深刻的理解，已經(jīng)為中國的LS-DYNA客戶提供超過2000多個(gè)技術(shù)支持問題解決，同時(shí)在整車被動(dòng)安全，航空發(fā)動(dòng)機(jī)鳥撞，機(jī)匣葉片包容及整機(jī)傳力，飛機(jī)風(fēng)擋玻璃及機(jī)翼鳥撞，飛機(jī)水上迫降，返回艙著陸，直升機(jī)座椅吸能，星箭分離，減速傘折疊及展開全過程，安全氣囊及安全帶對(duì)標(biāo)等方面具有相應(yīng)項(xiàng)目分析經(jīng)驗(yàn)。
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使用同一模型可以同時(shí)求解結(jié)構(gòu)-熱-電磁等多方面的多物理場(chǎng)問題，可以應(yīng)用在電池的擠壓方面，一次性得到結(jié)構(gòu)變形信息、熱信息、電流電壓及SOC剩余載荷等信息。本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)介紹了LS-DYNA中電阻加熱求解器的概念及應(yīng)用、結(jié)構(gòu)與熱耦合、兩個(gè)導(dǎo)體間的接觸等，以及電池模組、Randles 等效電路、實(shí)體單元模型、厚殼單元模型、Macro模型等相關(guān)內(nèi)容。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會(huì)后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
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展開 國網(wǎng)公布：北京大興儲(chǔ)能電站爆炸事故分析報(bào)告
針對(duì)此次事件，中國電力科學(xué)研究院儲(chǔ)能與電工新技術(shù)研究所出具了詳細(xì)的事故分析報(bào)告，摘要如下：
“電站北區(qū)在毫無征兆的情況下突發(fā)爆炸”，這符合鋰離子電池的安全事故誘發(fā)機(jī)制，即電池在內(nèi)外部激源的影響下，超出其安全技術(shù)承受能力，電池遭遇極端濫用條件，突發(fā)熱失控。事故的發(fā)生往往由內(nèi)外部誘因交互作用演化發(fā)展，電池儲(chǔ)能安全是一個(gè)系統(tǒng)性問題，涉及儲(chǔ)能電池、電池管理系統(tǒng)、電纜線束、系統(tǒng)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、預(yù)警監(jiān)控消防系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境、安全管理等多個(gè)方面。究竟是電池本身的安全質(zhì)量不過關(guān)，不能滿足電池安全標(biāo)準(zhǔn)濫用條件下的門檻性要求，還是外部激源施加給電池的濫用條件超出了電池行業(yè)技術(shù)水平，由于目前能夠得到的信息有限，不能下定論。從儲(chǔ)能電池安全質(zhì)量、儲(chǔ)能系統(tǒng)電氣拓?fù)洹?em>電池管理系統(tǒng)、電纜和線束現(xiàn)場(chǎng)布局、電站防火設(shè)計(jì)、電站配套的監(jiān)控預(yù)警滅火系統(tǒng)及消防用水、氣象環(huán)境因素、人員現(xiàn)場(chǎng)操作和管理制度8方面分析各類可能的誘發(fā)因素對(duì)電池儲(chǔ)能安全事故的觸發(fā)機(jī)制。
展開 《ANSYS 動(dòng)力電池仿真應(yīng)用案例——新能源汽車專題》現(xiàn)已開放領(lǐng)取
1 電池行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
2 燃料電池定義和分類
3 燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈
4 動(dòng)力電池研發(fā)中主要的流體/結(jié)構(gòu)問題
5 ANSYS動(dòng)力電池應(yīng)用案例——新能源汽車專題
5.1 新能源車電池仿真
5.2 新能源動(dòng)力電池 BMS 系統(tǒng)自然冷卻 CFD 計(jì)算
5.3 新能源車電池鋁容器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算
5.4 新能源汽車動(dòng)力電池模組強(qiáng)度分析
5.5 新能源汽車動(dòng)力電池單體強(qiáng)度分析
5.6 某動(dòng)力電池 PACK 跌落分析
5.7 動(dòng)力電池 PACK 隨機(jī)振動(dòng)分析案例
5.8 新能源動(dòng)力電池包 PSD 隨機(jī)振動(dòng)及疲勞壽命計(jì)算
5.9 商用車電池包懸掛支架解決方案
5.10 電池包振動(dòng)疲勞分析及改進(jìn)
5.11 新能源電池包擠壓仿真
5.12 新能源電池包機(jī)械沖擊仿真
5.13 基于 Mechanical 的新能源動(dòng)力電池整包沖擊計(jì)算
5.14 基于 ANSYS LS DYNA 的新能源動(dòng)力電池整包結(jié)構(gòu)碰撞計(jì)算
5.15 鋰離子動(dòng)力電池濫用工況多物理場(chǎng)耦合仿真
5.16 燃料電池電堆組裝過程分析
5.17 電池包網(wǎng)格生成技術(shù)
6 總結(jié)
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展開 鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)熱失控防控技術(shù)研究進(jìn)展
儲(chǔ)能電站鋰離子電池火災(zāi)事故頻發(fā)引起了人們對(duì)鋰離子電池熱失控特性和防控技術(shù)的關(guān)注與重視。本文將儲(chǔ)能電站鋰離子電池在外部濫用條件下的熱失控演化過程劃分為3個(gè)階段和6個(gè)過程，分別是熱失控早期、熱失控發(fā)生期、火災(zāi)初期3個(gè)階段和放熱、產(chǎn)氣、增壓、噴煙、起火燃燒和氣體爆炸6個(gè)過程。整個(gè)演化過程各階段并不是獨(dú)立的，而是化學(xué)反應(yīng)重疊交叉進(jìn)行的。因儲(chǔ)能電站火災(zāi)與傳統(tǒng)火災(zāi)燃燒特性差異較大，需根據(jù)其熱失控演化過程特點(diǎn)提出針對(duì)性的防控措施。本文梳理了近年來鋰離子電池熱失控特性和防控技術(shù)的研究進(jìn)展，對(duì)鋰離子電池熱失控演化過程、監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)、熱失控抑制和滅火技術(shù)等方面進(jìn)行了歸納總結(jié)與展望。
儲(chǔ)能風(fēng)冷/液冷系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)策略與仿真-十二大專題電池儲(chǔ)能熱管理設(shè)計(jì)仿真入門進(jìn)階45講
鋰離子電池目前被廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域，儲(chǔ)能電站火災(zāi)爆炸事故頻發(fā)引發(fā)了人們對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全性的極大關(guān)注。鋰離子電池是儲(chǔ)能電站電能的能量載體，其電極體系組分具有很高的熱危險(xiǎn)性，封裝成電池后其熱危險(xiǎn)性加劇。2021年4月，北京豐臺(tái)區(qū)儲(chǔ)能電站發(fā)生爆炸事故，造成兩名消防員死亡，使得公眾對(duì)儲(chǔ)能電站的應(yīng)用前景擔(dān)憂。近年來發(fā)生的儲(chǔ)能電站火災(zāi)爆炸事故如表1所示。
儲(chǔ)能電站鋰離子電池的火災(zāi)爆炸事故，主要是電池單體發(fā)生內(nèi)短路后使得電池熱失控起火燃燒，進(jìn)一步熱失控?cái)U(kuò)展到相鄰電池，從而形成大規(guī)模火災(zāi)，在受限空間中氣體積聚到一定程度時(shí)，遇到點(diǎn)火源，又會(huì)發(fā)生爆炸。盡管鋰離子電池存在自引發(fā)內(nèi)短路致使熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，但是概率很低，僅為百萬分之一。一般認(rèn)為，熱失控是在外部誘發(fā)條件如熱濫用、電濫用、機(jī)械濫用下造成的。儲(chǔ)能電站鋰離子電池發(fā)生熱失控時(shí)，電池間會(huì)發(fā)生熱失控蔓延，進(jìn)一步引發(fā)大規(guī)模的電池燃燒，如圖1所示。
展開 ANSYS新能源汽車動(dòng)力電池仿真應(yīng)用案例
目錄
1電池行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
2 燃料電池定義和分類
3 燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈
4 動(dòng)力電池研發(fā)中主要的流體/結(jié)構(gòu)問題
5 ANSYS動(dòng)力電池應(yīng)用案例——新能源汽車專題
(1) 新能源車電池仿真
(2) 新能源動(dòng)力電池BMS系統(tǒng)自然冷卻CFD計(jì)算
(3) 新能源車電池鋁容器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算
(4) 新能源汽車動(dòng)力電池模組強(qiáng)度分析
(5) 新能源汽車動(dòng)力電池單體強(qiáng)度分析
(6) 某動(dòng)力電池PACK跌落分析
(7) 動(dòng)力電池PACK隨機(jī)振動(dòng)分析案例
(8) 新能源動(dòng)力電池包PSD隨機(jī)振動(dòng)及疲勞壽命計(jì)算
(9) 商用車電池包懸掛支架解決方案
(10) 電池包振動(dòng)疲勞分析及改進(jìn)
(11) 新能源電池包擠壓仿真
(12) 新能源電池包機(jī)械沖擊仿真
(13) 基于Mechanical的新能源動(dòng)力電池整包沖擊計(jì)算
(14) 基于ANSYS LS DYNA的新能源動(dòng)力電池整包結(jié)構(gòu)碰撞計(jì)算
(15) 鋰離子動(dòng)力電池濫用工況多物理場(chǎng)耦合仿真
(16) 燃料電池電堆組裝過程分析
(17) 電池包網(wǎng)格生成技術(shù)
6 總結(jié)
新能源車電池仿真
①輸入條件
? 建立冷態(tài)的CFD模型
? 電池熱失控實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)/熱失控初始溫度
②仿真流程
③結(jié)果與效果
? 快速輸出結(jié)果（幾秒鐘）
? 得到熱失控電池溫度場(chǎng)變化，及其多米諾效應(yīng)
新能源動(dòng)力電池BMS系統(tǒng)自然冷卻CFD計(jì)算
①輸入條件
電池包整包的3D分析模型，電芯發(fā)熱功率，外部載荷條件及邊界約束條件。
展開 工采網(wǎng)：新能源汽車電池和儲(chǔ)能安全監(jiān)測(cè)應(yīng)用解決方案
從全球來看，到2025年，預(yù)計(jì)動(dòng)力電池出貨量將正式邁入“TWh”時(shí)代，儲(chǔ)能電池出貨量將達(dá)到460GWh。清潔能源的蓬勃發(fā)展，將帶動(dòng)鋰電池需求的持續(xù)增長。電池使用安全的監(jiān)控也刻不容緩。
一、儲(chǔ)能系統(tǒng)組成示意圖：
系統(tǒng)構(gòu)成包括：電芯單元—電池模組—電池簇/電池機(jī)柜—集裝箱
柜式鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也被稱為鋰電池儲(chǔ)能柜，通常以磷酸鐵鋰電池為能量載體，電量大于6200Wh，通過PCS（儲(chǔ)能變流器）進(jìn)行充放電，僅作為外部儲(chǔ)電和供電使用。常規(guī)產(chǎn)品外觀為箱型柜體，箱體外殼采用堅(jiān)固的金屬材料，體積一般超過3m3、重量超過400kg。箱內(nèi)主要由多個(gè)鋰電池組/模組、1個(gè)主控箱和1個(gè)溫控系統(tǒng)，1個(gè)消防系統(tǒng)組成。
二、新能源汽車介紹
所謂新能源汽車，是相對(duì)于傳統(tǒng)以化石燃料為動(dòng)力的汽車而言，是采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源的汽車，目前主要以鋰離子電池和氫燃料電池為主，其中鋰離子電池的占比更大。
不過由于鋰離子天然的特性，使得鋰電池在某些情況下會(huì)出現(xiàn)熱失控，氫燃料電池也會(huì)出現(xiàn)氫氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。所以這類新能源汽車確實(shí)會(huì)存在一定的安全隱患。及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，并通過預(yù)警系統(tǒng)提醒駕駛員，則顯得尤為關(guān)鍵。
三、電池安全問題
無論是儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源汽車，電池使用安全的問題越來越引起大家的重視。
電池出現(xiàn)安全問題的誘發(fā)因素很多
1電池本體：制造瑕疵、電池老化
2運(yùn)行環(huán)境：高溫低溫、水分粉塵
3外部誘因：外部短路、熱沖擊、電沖擊，碰撞
4電池濫用：過充、過放、過流、內(nèi)部短路
事故的演化
1電解質(zhì)分解、
2產(chǎn)生有毒氣體，可燃?xì)怏w
3電池鼓脹、殼體破裂
4引發(fā)爆燃，火災(zāi)
四、傳感器介紹
工采傳感代理的多款傳感器非常適合應(yīng)用于新能源電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全防控檢測(cè)模組中，并針對(duì)動(dòng)力電池熱失控進(jìn)行監(jiān)控。
展開 
國內(nèi)外動(dòng)力鋰電池測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比較
2 美國標(biāo)準(zhǔn)
UL 2580∶2011《電動(dòng)汽車用電池》主要評(píng)估電池的濫用可靠性以及在濫用產(chǎn)生危害時(shí)對(duì)人員的保護(hù)能力，該標(biāo)準(zhǔn)于2013年進(jìn)行修訂。
SAE在汽車領(lǐng)域擁有龐大、完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。2009年頒布的SAE J2464: 2009《電動(dòng)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可再充能量儲(chǔ)存系統(tǒng)的安全和濫用性測(cè)試》是很早一批應(yīng)用于北美和全球地區(qū)的車用電池濫用測(cè)試手冊(cè)，明確指出了每個(gè)測(cè)試項(xiàng)的適用范圍及需要采集的數(shù)據(jù)，也針對(duì)測(cè)試項(xiàng)目所需樣品數(shù)量給出建議。
2011年頒布的SAE J2929: 2011《電動(dòng)和混合動(dòng)力電池系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)》是SAE在總結(jié)之前頒布的各種動(dòng)力電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上提出的安全性標(biāo)準(zhǔn)，包括兩部分: 電動(dòng)車在行駛過程中可能出現(xiàn)的常規(guī)情況測(cè)試和異常情況測(cè)試。
SAE J2380: 2013《電動(dòng)車電池的振動(dòng)測(cè)試》是電動(dòng)車電池的振動(dòng)測(cè)試較經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)際車輛道路行駛的振動(dòng)載荷譜采集統(tǒng)計(jì)結(jié)果為基礎(chǔ)依據(jù)，測(cè)試方法更加符合實(shí)際車輛的振動(dòng)情況，具有重要的參考價(jià)值。
3 其他組織標(biāo)準(zhǔn)
美國能源部( DOE) 主要負(fù)責(zé)能源政策制定、能源行業(yè)管理及能源相關(guān)技術(shù)研發(fā)等。2002年美國政府成立了“自由車”( Freedom CAR) 項(xiàng)目，先后頒發(fā)了Freedom CAR功率輔助型混合電動(dòng)車電池測(cè)試手冊(cè)與電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車用儲(chǔ)能系統(tǒng)濫用性測(cè)試手冊(cè)。
德國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)( VDA) 是德國為統(tǒng)一國內(nèi)汽車工業(yè)的各種標(biāo)準(zhǔn)而組成的協(xié)會(huì)，頒布的標(biāo)準(zhǔn)有VDA 2007《混合動(dòng)力汽車用電池系統(tǒng)測(cè)試》，主要是針對(duì)混合動(dòng)力汽車的鋰離子電池系統(tǒng)的性能及可靠性測(cè)試。
展開 Ansys應(yīng)用于新能源汽車充電樁行業(yè)工程仿真解決方案
Ansys Icepak
- 從芯片級(jí)到系統(tǒng)級(jí)的工程應(yīng)用
- 快速建模（MCAD及ECAD）
- 靈活的自動(dòng)網(wǎng)格生成工具
- 針對(duì)復(fù)雜曲面的高精度貼體網(wǎng)格
- 針對(duì)復(fù)雜裝配快速網(wǎng)格生成的并發(fā)網(wǎng)格設(shè)置
求解器
- 以Fluent為求解核心，有著大量成熟的工程應(yīng)用、適用范圍廣
- 快速數(shù)值收斂
- 可通過Ansys HPC并行計(jì)算
后處理
- 云圖/矢量圖/流線圖/截面及動(dòng)畫等
- 輸出分析報(bào)告（HTML）
材料庫
- 可調(diào)用自帶的大量標(biāo)準(zhǔn)材料及部件模型，避免手動(dòng)輸入?yún)?shù)
- 可建立用戶自己的材料庫
電池包仿真分析
對(duì)充電過程中電池包的熱點(diǎn)耦合情況進(jìn)行仿真分析，確保電池包充電安全。
Ansys Fluent
模塊熱分析
- 模塊共軛傳熱模型
根據(jù)電池模塊中已知的熱源仿真溫度場(chǎng)，評(píng)估模塊的冷卻設(shè)計(jì)策略。
- 模塊電熱耦合熱模型
使用Ansys Fluent中的子模型（例如電池等效電路 <ECM>），根據(jù)電池模塊中計(jì)算得到的熱源仿真溫度場(chǎng)，評(píng)估電池模塊的冷卻設(shè)計(jì)策略。
- 電池熱降階模型
需要為電池或模塊仿真許多不同的瞬態(tài)載荷條件。使用完整CFD模型可能會(huì)非常耗時(shí)，而ROM解決方案則比較有優(yōu)勢(shì)；典型用例是在系統(tǒng)模型中使用這樣的ROM，例如與BMS結(jié)合使用；ROM可通過功能模型單元（FMU）導(dǎo)出第三方工具。
- 電池模塊熱濫用模型
仿真模塊中的熱濫用傳播
電池熱分析
- 電池共軛傳熱和電熱耦合
根據(jù)電池中已知或計(jì)算得到的熱源仿真溫度場(chǎng)，使用Ansys Fluent中的電池等效電路（ECM）進(jìn)行熱計(jì)算，估單個(gè)電池的冷卻設(shè)計(jì)策略。
展開 從單電芯的擠壓、針刺測(cè)試到整車碰撞仿真的熱失控分析
通過電芯試驗(yàn)獲得輸入?yún)?shù)，在整車碰撞的電池包內(nèi)放入大量此類電芯，建立起含多物理場(chǎng)電池模型的電動(dòng)汽車碰撞模型。
具體工作流程
選取單個(gè)電芯開展熱濫用或機(jī)械濫用仿真來描述內(nèi)部短路的發(fā)生，短路導(dǎo)致電芯溫度增加，隨后氣體釋放導(dǎo)致膨脹或漏氣，接著引發(fā)裝置著火，甚至在電芯之間傳播蔓延，這是仿真的工作原理。
上圖展示了一款近期仍在研究中的典型的車用級(jí)軟包電池，它們?cè)?00%電荷狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試。
首先需要獲得Randles電路參數(shù)，通過容量放電測(cè)試和HPPC測(cè)試得到。通過測(cè)試電芯可以收集Randles電路參數(shù)，以了解電芯在常規(guī)用途下的工作方式。接下來研究熱濫用或機(jī)械濫用下會(huì)發(fā)生什么？如何引起內(nèi)部短路？以及之后會(huì)帶來什么樣的后果？
上圖展示了機(jī)械濫用測(cè)試，選取一個(gè)電芯，并使用壓痕器以較慢的速度壓凹電芯，由此測(cè)量得到力與位移曲線。與此同時(shí)測(cè)量電芯不同位置的電壓以及溫度的升高，隨后發(fā)生熱失控。
根據(jù)測(cè)試結(jié)果開展仿真，設(shè)置仿真參數(shù)以再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。首先可以采用*MAT_063可壓碎泡沫材料構(gòu)建力學(xué)模型，上圖展示了使用四種不同的壓頭所產(chǎn)生的結(jié)果，對(duì)力-位移進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)的對(duì)比。
由實(shí)驗(yàn)可知，使用該本構(gòu)模型得到的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果高度吻合，該電芯材料本構(gòu)模型在這種情況下可以信賴。
通過實(shí)驗(yàn)可知，短路時(shí)電壓有明顯的變化，找出要重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的電壓下降所需的短路阻抗和判斷短路發(fā)生的參數(shù)。如通過某些依賴于應(yīng)變或溫度的條件去觸發(fā)電路短路，產(chǎn)生內(nèi)部短路后，溫度會(huì)明顯上升。
展開 新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)部件測(cè)試大揭秘
動(dòng)力電池系統(tǒng)作為硬件本體和控制系統(tǒng)結(jié)合極為緊密的系統(tǒng)，其測(cè)試大致可以劃分為兩大部分：電池包本體（Pack）測(cè)試、電池管理系統(tǒng)（BMS）測(cè)試，下面分別介紹這兩部分的測(cè)試情況。
1
電池包本體（Pack）測(cè)試
電池包本體測(cè)試一般在DV/PV（設(shè)計(jì)驗(yàn)證/生產(chǎn)驗(yàn)證）階段進(jìn)行，目的是為了驗(yàn)證電池包的設(shè)計(jì)/生產(chǎn)是否符合設(shè)計(jì)要求。其中包含溫度測(cè)試、機(jī)械測(cè)試、外部環(huán)境模擬測(cè)試、低壓電氣測(cè)試、電磁兼容測(cè)試、電氣安全測(cè)試、電池性能測(cè)試、濫用試驗(yàn)測(cè)試等等。因?yàn)榇蠡锒急容^關(guān)心電池安全問題，在這里主要介紹一下電池包濫用試驗(yàn)的測(cè)試方法：
1) 針刺測(cè)試
模擬電池遭到尖銳物體刺穿時(shí)的場(chǎng)景，因?yàn)楫愇锎倘胗锌赡軐?dǎo)致內(nèi)部短路，試驗(yàn)要求不起火不爆炸
2) 鹽水浸泡
5%鹽水長時(shí)間浸沒測(cè)試，電池功能正常
目前新能源汽車電池包防水防塵等級(jí)推薦是IP67（即1米深的水浸泡半小時(shí)無損壞，上汽、蔚來的電池包都是IP67）。汽車的使用環(huán)境惡劣，再怎么做防水防塵保護(hù)也不過分（上海有一年暴雨導(dǎo)致車庫積水，傳統(tǒng)車都淹掛了，而電動(dòng)車完好無損）。
3) 外部火燒：
590攝氏度火燒持續(xù)130秒電池無爆炸、起火、燃燒并且無火苗殘留。
4) 跌落：
1m高度自由落體在鋼板上電池殼體完整功能正常
5）振動(dòng)測(cè)試
高頻振動(dòng)模擬測(cè)試，要求電池包功能正常。做電池包的同事應(yīng)該知道，這個(gè)也很難通過。
2
電池管理系統(tǒng)（BMS）測(cè)試
電池管理系統(tǒng)的測(cè)試更多側(cè)重軟件測(cè)試，一般在軟件功能開發(fā)過程中進(jìn)行。
與尚未量產(chǎn)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)偏向于使用C語言實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)不同，現(xiàn)今成熟的電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)（如整車控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)）軟件都是以模型為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)（Model-Based-Design）。
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