動力電池防護等級的案例
動力電池氣密檢測與防護等級IP68的關系
1前言
為保證動力電池的安全，各大主機廠均對動力電池提出了全面和嚴格的安全標準和測試要求。北汽新能源對動力電池提出了全生命周期IP68的要求，但目前存在氣密檢測標準的設定不能保證動力電池完全滿足IP68的要求，本文在原標準基礎上升級了氣密檢測標準水平，以此升級后標準對動力電池進行下線檢測，可以保證動力電池滿足IP68的要求。
2氣密檢測標準制定
IP68防護等級中IP是Ingress Protection的縮寫，第一個數字是固態防護等級，6表示無塵埃進入，第二個數字是液態防護等級，8表示進入規定的壓力水中經規定時間后外殼進水量不致達到有害程度，IP68對動力電池檢測標準條件為測試件處在水深1m，沉水1h，通過標準為內部無水進入。
IP68沉水測試的方法耗時較長，對動力電池具有破壞性，且具有一定的安全風險，不適合作為動力電池的下線檢測。目前各大主機廠和電池廠均使用氣密檢測來保證動力電池滿足IP68的要求，目前國內大部分主機廠和電池廠使用壓降法來檢測動力電池的密封性，壓降法優點是只需干凈的壓縮氣源，測試成本低、操作簡單、設備成本低廉和效率高；缺點是壓降法與動力電池內部的空間體積有很大關系，對于不同的電池系統壓降法允許的壓降值不同。
需要設定合適的氣密檢測標準才能滿足IP68的要求，氣密檢測標準的制定需壓降值與泄漏率的關系，以及孔徑與漏水的關系等。在第19屆世界無損檢測大會上Rudolf等針對汽車孔徑和泄露量的關系研究中表明，當孔徑直徑≈0.01mm時，在100s內，100kPa的壓差下，漏氣量≈1cm3。
實驗驗證的目的是驗證孔徑的大小和數量與漏水的關系，物料狀態如表1。
展開 純電動汽車托底工況與動力電池防護
3
電池包防護梁設計
整車刮底工況導致的電池包損傷主要集中在電池包前部區域，在動力電池包前布置一道防護梁能夠有效保護電池。
目前已經有多款量產車型應用了電池包防護梁，如圖4。防護梁有圓管截面、矩形截面、三角形截面和平板型等多種形式。其中圓管型梁工藝簡單，成本低廉，剛強度好，應當是電池包防護梁的首選。
圖4 各種電池包防護梁
防護梁的安裝布置要注意以下三點：
防護梁應裝在車身上，不要直接裝在電池包上，以避免防護梁將載荷傳遞到電池包。
防護梁最下緣應比電池包底面至少低10mm，保證防護梁先于電池包與地面突起物接觸。
防護梁距離電池包前端的X向距離應控制在100-150mm左右。如果距離太遠，影響防護效果；如果距離太近，防護梁受力變形后有可能撞擊到電池包。
電池防護梁的防護功能實際有三種：
對于類似圖2的楔形固定物，車輛向前行駛，防護梁刮過楔形物，如圖5。防護梁能夠保護電池前端不受直接撞擊，僅電池底面的中后部會受到楔形物刮蹭。此種情況最大的風險是電池包底面刮蹭破壞。
圖5 電池包防護梁刮過楔形塊
對于石塊磚塊等地面異物，車輛向前行駛時，防護梁將異物撞飛或者擊碎，避免電池包前端與突起物撞擊。此種工況下最大的風險是飛濺的異物碎片擊壞電池包下殼體。
對于柱狀地面障礙物，車輛向前行駛，防護梁被障礙物阻擋，如圖6。車輛無法繼續前進，電池包不會與障礙物接觸。
展開 【收藏】防護等級IP的含義詳解
防護等級要求采用兩個專用字母的組合，即“IP”（INGRESS PROTECTION）后加兩位特征數字及附加字母和補充字母組成，不要求規定特征數字時，用X表示。
附加字母和補充字母不需要時可省略不寫，不需代替。
IP代碼的配置方法如下：
防護代碼“IP”后邊第一位數字表示防止接近危險部件和防止固體異物進入。
第二位數字表示防止水進入：
附加字母表示接近危險部件的防護等級，分別以A、B、C、D表示。
補充字母可用來表示補充的內容，分別以H、M、S、W表示，其含義是對所在防護等級進行試驗時要加的補充條件。
有人會問，既然IP代碼后第一位特征數已有對接近危險部位的防護，為什么還要另加附加字母？這是因為，若接近危險部位的防護實際高于第一位特征數字表示的防護等級，而又不想提高第一位特征數字要求，因為提高第一位特征數字要求意味著提高了防止固體異物進入的能力，造成通風散熱不良及加工難度加大。這種情況下，可考慮設置專門代表防人接近危險部位的特征字母，即附加字母。
例如IP2XC，IP2X表示直徑大于或等于12.5mm的物體不能進入，也表示手指不能接近危險部位，即直徑12mm、長80mm的鉸接試指與危險部位有足夠的間隙，若認為這對防止接近危險部位的防護不夠嚴格，后邊再加附加字母C，表示工具也不能接近危險部位，即用直徑2.5mm、長100mm的試件測試，也與危險部位保持足夠間隙。這也意味著很小的螺絲刀也休想插入至危險部位，這可防止人手持工具情況下發生觸電事故。
展開 汽車電器設備IP防護等級（干貨）
純電動汽車中有著較多的電器設備，為了保證設備安全運行，必須對其規定IP防護等級，包括：防塵等級、防水等級、人員防觸碰等級。
以下對IP防護等級進行詳細介紹：
GB 19258-2012 紫外線殺菌燈.pdf； GBT 4208-2017 外殼防護等級（IP代碼）.pdf
GB 19258-2012 紫外線殺菌燈.pdf
GBT 4208-2017 外殼防護等級（IP代碼）.pdf
淺析汽車動力電池包的組成、成組技術及成組效率對比
能量密度
目前，提高動力電池包能量密度的方法不是太多，無外乎從提高單體能量密度和模組優化以及殼體的輕量化這幾個方面著手?？傊?，在動力電池包帶電量一定的情況下，盡量提高其成組效率。
2）輕量化設計
相對于新能源汽車的其他部件而言，動力電池包殼體對防撞、防水、防火、防塵等方面的要求尤為嚴苛。除保障、容納動力電池包外，動力電池殼體還要有效隔絕操作人員、乘客與動力電池的接觸，所以，動力電池箱體防護等級較高。因此，動力電池殼體的輕量化有一定的難度，既要保障動力電池和乘客的安全，也要切實做到輕量化。
當前，通過動力電池包的輕量化來大幅度提升能量密度已經成為行業內的主流方向，但在輕量化的設計過程中，一定要注意嚴格把控動力電池包的性能變化。輕量化設計的最主要目的是追求續航里程，減少或減掉所有多余負擔，并要與降低成本相結合。輕量化的道路很多，比如提高電芯能量密度；在細節設計中，確保強度的情況下追求結構件的輕薄（比如選更薄的材質，在板材上挖更大的孔）；用鋁材替換鈑金件，使用密度更低的新材料打造殼體等。
如果將動力電池鈑金殼體換為全鋁殼體，重量可減輕30％左右。此外碳纖維材料也被視為比較有潛力的殼體材料。碳纖維材料密度小、重量輕，抗拉強度在3400MPa以上，且耐腐蝕、耐高溫，在吸收沖擊力上也有很大的優勢，是實現電動汽車動力電池包輕量化的上佳材料。然而，由于存在技術難度等原因，碳纖維動力電池箱價格高于普通材料，普及尚需時日。隨著碳纖維生產技術的不斷成熟，以及新能源汽車的快速發展，碳纖維動力電池箱需求量也會進一步加大。
3）結構設計
在不同的動力電池包設計需求里，其體積能量密度、質量比能量密度以及體積功率密度等都會與動力電池包中單體動力電池之間連接結構與工藝相關。
展開 新能源電池包熱應力防護如何筑牢安全防線？
Ansys熱應力分析可使電池包散熱板開裂風險降低30%、熱失控預警時間提前8分鐘，構建全周期安全防護體系，技術鄰依托資深師資團隊打造的定制培訓，能讓企業工程師快速掌握這套核心防護技術。
新能源汽車電池包的熱應力安全問題，是制約行業發展的關鍵瓶頸。電池包在充放電、高溫環境及熱失控初期均會產生顯著熱應力，若管控不當，極易引發殼體破裂、電芯擠壓短路等嚴重安全隱患。技術鄰服務20+新能源頭部企業的實戰經驗顯示，電池包熱應力相關故障中，正常工況下的散熱板開裂占比23%，熱失控初期的殼體破裂占比35%，而Ansys熱應力分析可針對性構建全周期防護體系。更重要的是，技術鄰通過定制培訓，將這套前沿技術轉化為工程師的實操能力，其師資力量堪稱行業標桿——講師團隊均具備10年以上Ansys仿真經驗，且持有Ansys官方認證資質，深度參與過電池包熱安全項目，能精準對接企業實際需求。
在正常工況的熱應力管控中，快充場景的熱堆積問題尤為突出。電池包快充時，電芯因焦耳熱溫度從25℃快速升至50-60℃，鋼質散熱板與鋁合金電芯的熱膨脹系數差異達1.8倍，極易引發接觸熱應力，形成“熱應力升高-散熱失效-溫度驟升”的惡性循環。Ansys通過兩大核心手段破解這一難題：一是材質匹配驗證，通過仿真對比鋼質、鋁合金、鎂合金三種散熱板材質的應力分布，最終選定鋁合金材質，使接觸應力從180MPa降至117MPa；二是整體應力優化，在殼體螺栓處增加硅膠緩沖墊片，將局部應力降低30%，徹底避免殼體變形開裂。同時，Ansys可精準模擬不同充放電倍率下的熱應力變化，1C倍率充電時熱應力值為90MPa，2C快充時增至150MPa，為液冷系統調控提供精準數據支撐。這些實操技巧，正是技術鄰培訓的核心內容，講師會以企業真實電池包模型為案例，手把手指導學員完成材質選型、應力優化的全流程仿真操作。
展開 預計2025年我國將需要近900GWh的動力電池 | 動力電池產業報告（2022版）
具體來看：
1、構建出行全場景的補能體系，實現跨城出行以及提高續航里程和解決低溫性能衰減等方面能有效解決充電和續航焦慮；
2、加強電池云端監測和電池熱傳播途徑技術創新能有效降低動力電池熱失控風險，提升安全性；
3、鈉離子電池、4680電池、采用硅碳負極材料和無鈷正極材料的高鎳低鈷電池及固態電池等新一代產品將加速落地。其中，鈉離子電池受限于能量密度，未來或將作為鋰電池的補充，用于儲能、低速電動車等特定場景。全固態電池要想實現2025年量產，還需突破成本、循環壽命以及生產工藝等挑戰；
4、CTP、CTC技術能極大提高體積效率和能量密度并降低成本，將加快在車端的導入和應用。
本報告共分為四個部分。第一部分是研究背景，包含動力電池產業鏈、政策和產業最新動態介紹；第二部分是國內市場分析，重點分析了動力電池市場現狀并預測了未來動力電池產業需求和動力電池回收市場規模；第三部分是技術趨勢分析，重點分析了系統趨勢、新一代動力電池技術、電池材料發展和回收技術；第四部分是對重點企業進行布局和產品進展進行展示，如最近很火的欣旺達和蜂巢能源等。
從產業鏈來看，動力電池包含上游原材料開采，中游動力電池生產和下游動力電池應用和回收等多個環節。其中，動力電池原材料涉及面非常廣，如電芯生產端就包含生產三元正極的鎳鈷錳、碳酸鋰或氫氧化鋰等原材料，也有生產磷酸鐵鋰正極的碳酸鋰和硫酸鐵，還有制備隔膜、電解液以及隔膜等相關原材料。而生產過程主要包含電芯、BMS、熱管理和殼體以及動力電池產品等制造。
展開 電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍下載
1引言
電動汽車在運行過程要依靠大量電池進行動力支撐，為電動汽車提供動力組合電池被稱為動力電池，動力電池通常是將許多單獨電池進行組合，經過串聯手法形成的大型電源供應裝置，在日常生活中，最為常見的動力電池通常是由280個電壓在1.2V的單獨氫電池構成，其內部電量容積為336V。在使用動力電池的過程中，由于內部組合電池存在差異性，并且對外界反應程度不統一，因此在使用過程隨著使用時間的增加，會導致組合電池之間的差異性更加顯著，不能在進行高效的運轉，甚至還會對周圍電池造成損壞。在電量耗光后如果不對其中性能較差的電池進行更換或維修，就會導致該種電池繼續存在于動力電池中，嚴重危害整體電池的使用周期，還可能會在使用過程中內部溫度的升高作用下，產生大量的熱能使得電池爆炸，造成安全事故的發生。因此進行均衡方式對動力電池的差異進行應對就顯得十分重要。
2均衡方法
在動力電池中要探查組合電池的差異，首先要對電池進行荷電狀況的檢查，電池荷電狀況時電池功能差異的體現，也是進行均衡處理最為高效的途徑。但在對電池的荷電狀況進行檢測時，荷電狀況會隨著周圍環境的溫度、電池放電速率以及復合次數影響，所得出的數值與實際存在較大出入。并且要進行每一個動力電池的荷電狀況檢測，工作量較大，進行電池檢測、維修、更換的成本較高，缺乏實用性。針對上述情況，應當引入均衡技術進行動力電池檢測，能夠大幅度優化檢測流程。電池內部存在的均衡電壓能夠在一定程度上壓制電池的荷電狀況，使用分類均衡能夠有效提高進行電池均衡的效率，并且減少了成本投入。
2.1集中均衡方法
集中均衡就是將動力電池內部的所有電池的均衡電路設置在一個均衡裝置中，其均衡框架示意如下圖1所示。
展開 預計2025年國內動力電池出貨量將接近460GWh丨新能源動力電池產業報告（2021版）
2020年全球新能源汽車市場穩步增長，動力電池裝機量隨之同步增長，中韓企業領跑行業，日系僅松下進入TOP10，主流車企加速布局動力電池業務，新材料、新工藝成為電池企業技術研發的重點方向；磷酸鐵鋰性能上限持續被挖掘，市占率有所回升，動力電池安全問題在技術的創新下得到緩解。
受益于新能源汽車的快速滲透，預計2025年動力電池需求量將接近1000GWh，2030年超過2500GWh；三元仍是未來主流技術路線，隨著電池產品技術迭代升級，下一代三元電池電芯成本有望在2023年實現80美元/kWh，電池包成本將有望下降至95美元/kWh。
蓋世汽車研究院圍繞動力電池產業現狀及發展趨勢、市場分析、技術與成本、重點企業進展及規劃等方面對產業進行解讀，為電動車產業人員、電池從業人員、車企人員、投資機構及相關讀者提供參考。
展開 中航鋰電50GWh動力電池及儲能電池項目落戶合肥
8月10日，中航鋰電與合肥市簽署投資協議，中航鋰電50GWh動力電池及儲能電池產業基地項目正式落戶合肥。
項目簽約現場（圖片來源：中航鋰電）
數據顯示，今年1-6月，我國動力電池裝車量累計達52.5GWh，同比累計上升200.3%。其中，中航鋰電裝機量為3.63GWh，同比猛增377.6%，在國內動力電池企業中排名第四位。為進一步提升產能，中航鋰電新建項目投資力度逐步加大。7月31日，該司位于武漢的生產基地項目正式開工，項目總投資100億元。合肥項目的落定，將再為其后期擴張提供保障。至此，中航鋰電共擁有常州、洛陽、廈門、成都、武漢、合肥六大產業基地。
今年1-6月國內動力電池企業裝車量前十
（圖片來源：中國汽車動力電池產業創新聯盟）
此外，隨著國內外新能源汽車的快速發展，動力電池亦進入快車道。有推算數據顯示，我國動力電池需求至2025年或超過369GWh，海外動力電池需求約為524GWh，全球累計動力電池需求接近900GWh，加上儲能、輕型車等其他場景需求，2025年全球鋰電池需求將進入TWh 時代。在此背景下，產能布局將成為各大電池企業布局未來的重要戰略手段，中航鋰電也同樣如此。
-END-
展開 
電池pack是什么？形式各異的動力電池是怎么組裝起來的！
或許大家都聽說過電動汽車的動力電池有很多不同的形狀，比如方形的，圓柱的等，而且根據各個廠家的不同需要電池還會有相應的改變，那么這是如何實現的呢？這就得提到電池pack工藝了。
Pack的意思就是包裝，電池pack指的就是組合電池，也就是動力電池的包裝、封裝或者裝配過程。我們都知道動力電池內部包括電解液、隔膜、正/負極材料等，這些東西組合在一起成了電芯；而多個單獨的電芯通過特定的方式進行包裝成組最后就形成了我們的動力電池，動力電池加上電池管理系統、電氣和機械系統等就能夠變成電動汽車的能量來源，而這整個過程所用到的就是電池pack。
整個動力電池的pack過程包括四個工藝，分別是裝配、氣密性監測、軟件刷寫以及電性能監測工藝。
在包裝階段，電池通過激光焊接、超聲波焊接以及脈沖焊接，或是通過彈性金屬片接觸等方式組裝成電池包，之后就會進行裝配，主要通過螺帽、螺栓、扎帶、卡箍線束拋釘等將電池包裝配在電動汽車之上，讓其跟其他部分形成動力總成。
氣密性檢測是一個十分重要的環節，畢竟動力電池安裝在新能源汽車的座椅下方，距離車上的人員很近，而且跟外界直接接觸，如果氣密性不好就可能出現泄漏，而且空氣、灰塵等也可能會進入電池內部，硬性性能。另外，在路上行駛的車難免會遇到雨天，如果氣密性不好，電車有可能會短路或者出現漏電現象，嚴重威脅車內人員安全。
軟件刷寫工藝就是將BMS控制策略以代碼的形式刷入到BMS中的CMU和BMU中，電子控制單元會對電池測試和使用過程中采集的電池狀態信息進行數據數據處理和分析，然后根據分析結果對系統內的相關功能模塊發出控制指令，通過這一工藝用戶可以實現對電池狀態的實時把控，確保行車安全。
最后要進行的是電性能檢測工藝，它是在產品下線之前必做的檢測工藝。
展開 如何得到動力電池仿真中電池發熱功率
l 電池狀態初始化
電池放入絕熱加速量熱儀之前，在25℃環境倉進行電池狀態初始化：
① 對于放電生熱功率測試，在環境倉內對電池進行標準充電至滿電狀態（100%SOC）；
② 對于充電生熱功率測試，在環境倉內對電池進行標準放電至空電狀態（0%SOC）；
l 電池單體放電過程生熱功率測試
準備3個動力電池單體，并按照如下步驟進行放電過程生熱功率測試：
① 儀器校準和漂移測試：確保儀器已校準。如因環境溫度變化較大或者試驗結果偏差太大，需要對進行儀器重新校準和漂移測試。
展開 從電池供應商供應維度來看動力電池整體格局-1.比亞迪
我想圍繞電池企業和汽車企業之間的博弈問題，寫一篇概覽。
如果從時間維度來看，中國的動力電池供應的格局是這樣的，如下圖1所示：
●頭部電池企業對汽車企業的議價能力越來越強，也就是說頭部電池企業拉動產能的能力越來越強，按照自己產能的分配模式也越來越得心應手。
●二線想要跟住，其門檻越來越高。目前比亞迪在擴量，由于PHEV比較多，整體一步步站上了3GWh，現在每個月1GWh出貨量在第二梯隊，后續跟著的在300-400MWh。
我覺得我們還是重點看一下二線電池企業后面怎么突破，今天第一篇還是針對的是比亞迪，然后繼續擴展到中航鋰電、億緯鋰能和蜂巢能源這幾家。
▲圖1.時間維度來看電池供應格局
▲圖2.幾個主要電池企業不同年份的占比（不包含其他企業）
Part 1
比亞迪的化學體系切換
我們回顧下，能大致看到看到比亞迪在2021年實現鐵鋰對三元的切換，也就是說，2019年時7.8GWh對2.8GWh，2020年4.9GWh對3.9GWh，到2021年實現了19.7GWh對1.2GWh。
▲圖3.2019-2021年比亞迪對應的裝機量（GWh）
也就是說比亞迪的鐵鋰從2019年的9千臺車（主要是商用車）到2020年的3.4萬臺（漢和商用車）到2021年1-11月的43.3萬臺。而鐵鋰的臺數則從2019年的18.4萬，到2020年12.4萬，到2021年的5.1萬（主要是在PHEV部分）——在這里的切換還是非常迅速的。
▲圖4.2019-2021年比亞迪對應的裝車數量
按照下面圖5的月度趨勢圖，能更為明顯地看到切換。
展開 【STAR-CCM+電池冷卻】基于直流道液冷板的動力電池冷卻性能仿真
摘 要：
為了改善某商用車動力電池組的散熱能力，降低電池組冷卻系統的能耗，提出了一種并聯非等長直流道的液冷板結構。以方形鋰離子電池組為研究對象，建立液冷式鋰離子電池組冷卻系統的仿真模型，對液冷板結構進行優化。結果表明：該液冷板在滿足電池組散熱能力的同時能夠較好地控制液冷板壓降；結構優化后的液冷板流動阻力最大降低12.5 kPa，電池組的最高溫度和最大溫差的最大降幅分別為0.26 ℃和0.27 ℃。調整冷卻液流量和溫度能夠提升電池組散熱能力，確保電池組在合理的溫度范圍內工作。
大力發展純電動汽車是解決全球能源危機和環境污染問題的重要措施，也將是汽車行業持續發展的方向。鋰離子電池具有高能量密度和高功率密度且無記憶效應、自放電率低等優點，已經成為電動汽車的首選動力電池[1]。然而，鋰離子電池的安全性、壽命、低溫性能、充放電效率等方面存在的問題亟待解決，溫度是影響鋰離子電池容量、充放電性能、循環壽命及安全性最為關鍵的因素[2]。電池在充放電過程中會釋放大量的熱量，使得電池溫度會急劇上升，甚至引發熱失控[3] ；低溫下電池在充電過程中鋰離子遷移困難會引發金屬鋰枝晶反應，易刺穿電池內部隔膜引發電池內短路，存在安全隱患[4-6]。另外，電池的溫度過高和過低都會加速電池的老化過程，這就要求電池工作溫度保持在20 ~ 45 ℃，電池模組間的溫差應該控制在5 ℃以內。
電池在工作過程中出現高溫的情況需要冷卻系統進行有效散熱，最常見的冷卻方式有空氣冷卻和液體冷卻。空氣冷卻散熱系統具有結構簡單、成本低廉、能耗少、易于安裝維護等優點，但是存在對流換熱系數小、響應時間長、散熱能力低等缺點，主要用于早期電池容量小的純電動汽車或某些混合動力車型。
展開 