電池安全
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-05
電池安全的視頻教程
歐陽(yáng)明高教授第23屆汽車安全技術(shù)年會(huì)報(bào)告--車用動(dòng)力電池安全
第23屆汽車安全技術(shù)年會(huì) 特邀報(bào)告 時(shí)間：2020年8月28日 中國(guó)科學(xué)院院士 清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院 歐陽(yáng)明高教授以《動(dòng)力電池熱失控抑制研究進(jìn)展》為主題進(jìn)行了特邀報(bào)告
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電動(dòng)汽車刮底托底試驗(yàn)及HBK解決方案
動(dòng)力電池頻繁發(fā)生碰撞損壞或引發(fā)安全事故，不僅會(huì)給消費(fèi)者帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和實(shí)際困擾，還可能對(duì)公司品牌造成負(fù)面影響。因此，當(dāng)發(fā)生底部碰撞事故時(shí)，必須確保電池的安全性，杜絕起火爆炸等現(xiàn)象，并保障電池的刮底托底耐久性，以確保電池在事故后能夠繼續(xù)安全可靠地使用，避免任何安全隱患的存在。 目前，行業(yè)內(nèi)普遍采用整車刮底試驗(yàn)和托底試驗(yàn)對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行安全性驗(yàn)證。
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正弦掃頻+定頻+多軸+PSD新能源汽車電池包Hyperworks+Ncode國(guó)標(biāo)振動(dòng)疲勞仿真分析教程
軟件搭建多軸疲勞分析流程用于電池系統(tǒng)進(jìn)行多軸振動(dòng)疲勞分析的方法，根據(jù)GB38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》里的要求，先隨機(jī)再定頻，共39h，一步步進(jìn)行設(shè)置求解 5.3 新能源汽車電池包振動(dòng)疲勞仿真結(jié)果輸出及評(píng)價(jià) 主要介紹如何對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，判斷電池系統(tǒng)的薄弱位置，以及優(yōu)化方法等
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電池安全的實(shí)例教程
傳統(tǒng)汽車安全技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了大量的試驗(yàn)研究，甚至包括大量成本昂貴的碰撞安全試驗(yàn)，才逐步完善。電池安全研究也不例外，只有建立充足且完備的電池安全性試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、觀察和探索，方有可能從根源上得以突破。如今不論研究機(jī)構(gòu)還是汽車企業(yè)，對(duì)電池安全領(lǐng)域的試驗(yàn)都只處于起步階段，試驗(yàn)條件單一、試驗(yàn)數(shù)據(jù)匱缺，遠(yuǎn)不能夠支撐當(dāng)前電池安全技術(shù)研究的需要，在后續(xù)的工作中，針對(duì)多種電池電極材料、多種電池型號(hào)類型，考慮多種復(fù)雜故障狀態(tài)，在全SOC區(qū)間、全溫度范圍、全壽命周期內(nèi)建立豐富的電池安全試驗(yàn)數(shù)據(jù)，是電池安全研究的重中之重。
4.2 動(dòng)態(tài)加載的濫用試驗(yàn)尚需進(jìn)一步開展
電動(dòng)汽車碰撞過(guò)程中，外力對(duì)電池結(jié)構(gòu)的破壞可以視為一種動(dòng)態(tài)沖擊載荷作用過(guò)程，這與電池靜態(tài)擠壓/穿刺試驗(yàn)所反應(yīng)的結(jié)果存在很大差別。動(dòng)態(tài)加載下的濫用試驗(yàn)需要考慮兩個(gè)層次，一是發(fā)生故障時(shí)的電池充放電負(fù)載是動(dòng)態(tài)的，應(yīng)與實(shí)車運(yùn)行工況相吻合；二是施加的機(jī)械破壞應(yīng)是動(dòng)態(tài)沖擊而非簡(jiǎn)單的靜態(tài)擠壓。目前多數(shù)的機(jī)械濫用試驗(yàn)是對(duì)靜置電池的準(zhǔn)靜態(tài)加載，而動(dòng)態(tài)沖擊載荷下的電池響應(yīng)特性、塑性破壞、產(chǎn)熱機(jī)理及故障診斷的研究都十分匱缺。
4.3 高可信度電池故障模型是必由之路
故障狀態(tài)下的電池特性極其復(fù)雜，對(duì)電池故障特性進(jìn)行模型表征是進(jìn)行故障診斷和分析故障特性的有效措施，然而現(xiàn)有的電池安全研究多數(shù)是依賴于傳統(tǒng)的電化學(xué)模型或等效電路模型的基礎(chǔ)上稍加修改而形成，這些模型在故障狀態(tài)下的可信度與適用性有待考究。電池發(fā)生故障時(shí)其內(nèi)部的電化學(xué)特性與正常運(yùn)行時(shí)有很大差異，一些在正常情況下的電池“副反應(yīng)”此時(shí)反而可能變成起主導(dǎo)效果的“主反應(yīng)”，與之對(duì)應(yīng)的等效電路特性也有了很大變化，因此傳統(tǒng)的電池模型并不能準(zhǔn)確刻畫故障狀態(tài)下的電池機(jī)理，針對(duì)電池各類故障失效形式，分析并建立高精度、高可信度的電池模型，是透析電池安全問(wèn)題本質(zhì)、建立有效診斷機(jī)制及安全管理方法的必由之路。
展開 在這次電動(dòng)車百人會(huì)上，工信部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌提出“健全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，提升質(zhì)量安全水平”，特別提到“發(fā)布實(shí)施新能源汽車企業(yè)安全體系建設(shè)指導(dǎo)意見，提升動(dòng)力電池熱失控報(bào)警和安全防護(hù)水平，讓消費(fèi)者更喜歡買，更放心用”。
電動(dòng)汽車發(fā)展到現(xiàn)在，用戶需求主要聚焦在續(xù)航里程、快充，而安全是底線。動(dòng)力電池安全是新能源汽車安全的重要組成部分，解決動(dòng)力電池的安全問(wèn)題能極大程度解決用戶對(duì)于新能源汽車的安全焦慮。特別是電動(dòng)汽車出現(xiàn)在生活中越來(lái)越多的封閉建筑空間，如車庫(kù)、地下停車場(chǎng)、防空掩體等，這些封閉空間排煙慢、視線差、救援難度大，對(duì)電動(dòng)汽車安全問(wèn)題提出了更高的要求。
Part 1
盤點(diǎn)動(dòng)力電池安全技術(shù)
如果在電池單體失效的情況下，系統(tǒng)不發(fā)生熱擴(kuò)散，就能極大降低熱失控后的煙氣危害；建筑物內(nèi)，如果只是局部出現(xiàn)個(gè)別電芯單體熱失控產(chǎn)氣量，比較容易把排煙的范圍控制住。這樣的話，公眾對(duì)于下個(gè)階段大規(guī)模的保有新能源汽車會(huì)比較有信心，對(duì)新能源汽車的安全性認(rèn)知也更充分，可以最大程度保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全。
▲圖1.動(dòng)力電池在封閉空間里面的熱失控帶來(lái)的問(wèn)題
我們首先還是來(lái)看一下中國(guó)動(dòng)力電池安全法規(guī)的要求，2020年5月，工業(yè)和信息化部宣布，由其組織制定的GB 30381－2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布，并將于2021年1月1日起開始實(shí)施。《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》特別是標(biāo)準(zhǔn)增加了電池系統(tǒng)熱擴(kuò)散試驗(yàn)，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時(shí)間。
展開 此次培訓(xùn)聚焦電池安全的前沿話題，吸引了來(lái)自動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池、新能源汽車等領(lǐng)域的研發(fā)工程師與技術(shù)管理者，通過(guò)理論講解、實(shí)驗(yàn)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(jī)制與仿真預(yù)測(cè)方法，活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)座無(wú)虛席，反響熱烈。
仿真技術(shù)為產(chǎn)業(yè)升級(jí)帶來(lái)的
電池安全設(shè)計(jì)保駕護(hù)航
隨著新能源技術(shù)和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池系統(tǒng)在高能量密度、高倍率充放電等方面持續(xù)升級(jí)，與之俱來(lái)的電池熱失控?zé)崧语L(fēng)險(xiǎn)日益凸顯，工程仿真在電池安全設(shè)計(jì)中的作用也愈發(fā)重要。如何精準(zhǔn)預(yù)測(cè)并有效抑制熱失控，成為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈亟需解決的核心難題。
尤其目前，工業(yè)和信息化組織制定的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》（GB38031-2025）正式發(fā)布，將于2026年7月1日起施行。新國(guó)標(biāo)首次提出因內(nèi)短路發(fā)生熱失控后不起火不爆炸的要求，被稱為“史上最嚴(yán)電池安全令”。動(dòng)力電池新國(guó)標(biāo)實(shí)施后將有效降低碰撞后新能源汽車動(dòng)力電池燃燒的風(fēng)險(xiǎn)，可以更好地保護(hù)消費(fèi)者的生命安全，同時(shí)也對(duì)所有整車和電池企業(yè)提出新要求，尤其是對(duì)熱失控?zé)崧雍诵募夹g(shù)提出了更高的要求。
針對(duì)這一背景，Ansys與清華大學(xué)攜手打造此次培訓(xùn)班，依托清華大學(xué)在電池安全基礎(chǔ)研究的深厚積淀，結(jié)合Ansys在多物理場(chǎng)仿真平臺(tái)的領(lǐng)先能力，旨在為產(chǎn)業(yè)界提供具普適性的解決方案，推動(dòng)電池安全仿真技術(shù)的發(fā)展。
展開 從全球來(lái)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(zhǎng)。
作為新能源汽車及儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件，動(dòng)力電池的安全性，一直是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著電池容量不斷擴(kuò)大、動(dòng)力系統(tǒng)指標(biāo)精細(xì)化程度日益提高，行業(yè)對(duì)鋰電池的品質(zhì)及安全性要求愈加嚴(yán)格。
新能源汽車迎來(lái)的發(fā)展，與電池技術(shù)的發(fā)展密不可分。正是由于電池技術(shù)的革新，才讓續(xù)航里程達(dá)到了用戶的期待值。不過(guò)新能源汽車電池的安全問(wèn)題仍然是影響行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，特別是在夏季，自燃現(xiàn)象還是屢見報(bào)端，電池安全技術(shù)的升級(jí)成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。下面讓我們一起了解下如何通過(guò)傳感器技術(shù)的發(fā)展，來(lái)力助車企提升新能源汽車電池的安全性。
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(lái)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(guò)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，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(guò)預(yù)警系統(tǒng)提醒駕駛員，則顯得尤為關(guān)鍵。工采網(wǎng)代理的多款傳感器都可以集成到新能源汽車鋰離子動(dòng)力電池的火災(zāi)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。監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)一氧化碳、煙霧和溫度傳感器，對(duì)新能源汽車鋰電池的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)電池處于熱失控狀態(tài)時(shí)，電解液泄露揮發(fā)出的氣體，電池組短路產(chǎn)生的氣體以及電線過(guò)熱產(chǎn)生的焦糊味，這些異常情況就會(huì)被傳感器捕捉到，同時(shí)傳感器會(huì)根據(jù)動(dòng)力電池熱失控模型向駕駛員發(fā)出熱失控預(yù)警，并結(jié)合預(yù)設(shè)的火災(zāi)抑制裝置對(duì)鋰電池進(jìn)行及時(shí)處置，可有效解決新能源汽車鋰電池的安全問(wèn)題。工采網(wǎng)小編推薦一款可靠的紐扣式一氧化碳傳感器TGS5141，該傳感器具有靈敏度高、可靠性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于電池熱失控檢測(cè)。
展開 0 引言
鋰離子電池性能檢測(cè)是提高其安全性與可靠性的有效舉措。目前世界范圍內(nèi)各組織均已制定或研討有效的方法標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電池的安全性能進(jìn)行檢測(cè)。2009年美國(guó)頒布的SAEJ2929:2013標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)和混合動(dòng)力電池系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)》涉及到電池組和整車級(jí)別的安全性檢測(cè)；2014年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定了標(biāo)準(zhǔn)ISO12405-3：2014《電驅(qū)動(dòng)車輛-鋰離子電池動(dòng)力包及系統(tǒng)檢測(cè)規(guī)程第3部分：安全性要求》針對(duì)電池組以及電池系統(tǒng)的安全性提出了要求，為汽車廠指明了可選擇的檢測(cè)項(xiàng)目以及檢測(cè)方法；2015年中國(guó)發(fā)布了GB/T31467.3-2015《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分：安全性要求與檢測(cè)方法》標(biāo)準(zhǔn)，主要圍繞電池單體以及模塊提出了檢測(cè)要求，給我國(guó)電動(dòng)汽車檢測(cè)提供了方法。
作為鋰離子電池性能檢測(cè)中最重要的安全性能檢測(cè)，一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本文通過(guò)調(diào)查分析國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)以及短路保護(hù)等安全性能檢測(cè)的異同點(diǎn)，旨在建議我國(guó)關(guān)于鋰離子電池安全性能檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)，有效預(yù)防安全事故的發(fā)生，促進(jìn)鋰離子電池行業(yè)的健康發(fā)展。
1 電氣安全性
1.1 過(guò)充放電
過(guò)充放電檢測(cè)是檢查過(guò)充電與過(guò)放電保護(hù)系統(tǒng)的功能性。該功能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制充放電電流的過(guò)載從而達(dá)到保護(hù)工作狀態(tài)的電池設(shè)備免遭荷電狀態(tài)超越最大極值或者低于最低極值誘發(fā)安全事故。
電池組或者電池系統(tǒng)與整車級(jí)別的過(guò)充放電檢測(cè)是有差異的。GB/T31467.3-2015明確提出鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)的過(guò)充放電保護(hù)檢測(cè)，充電與放電保護(hù)的檢測(cè)對(duì)象是工作狀態(tài)的所有檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)電流倍率為1C,截止條件為電池的管理系統(tǒng)能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用或者達(dá)到實(shí)驗(yàn)的終止條件。
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電池安全的最新內(nèi)容
阻礙了高安全電池的設(shè)計(jì)。急需明晰電池電解液沸騰吸熱原理，建立考慮電解液沸騰吸熱的熱安全模型，以指導(dǎo)電池安全設(shè)計(jì)。
使用工具：Ansys Fluent
最終成果
圖3.
3.【2025年行業(yè)最佳實(shí)踐獎(jiǎng)】張高陽(yáng) | 重慶大學(xué) 碩士研究生，電池系統(tǒng)熱失控多物理場(chǎng)建模及高溫氣體疏導(dǎo)措施研究：電池系統(tǒng)熱失控多物理場(chǎng)建模及高溫氣體的產(chǎn)生機(jī)理和疏導(dǎo)措施都是電池熱安全的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過(guò)機(jī)理研究，UDF實(shí)施，對(duì)電池熱安全非常有價(jià)值。
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深度解讀：GB 29743.2-2025《機(jī)動(dòng)車?yán)鋮s液 第2部分：電動(dòng)汽車?yán)鋮s液》
原子力顯微鏡（AFM）在電池電極層的表征應(yīng)用
利用DSC/TGA精準(zhǔn)評(píng)估正極材料熱穩(wěn)定性，筑牢動(dòng)力電池安全防線
</p><p>新規(guī)下對(duì)整車性能設(shè)計(jì)提出更高要求，電池安全、熱失控、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜度顯著提升，而仿真驅(qū)動(dòng)的研發(fā)模式正在成為破局關(guān)鍵。運(yùn)用多物理場(chǎng)仿真技術(shù)，能夠在產(chǎn)品開發(fā)早期實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、熱管理、電池安全、以及整車系統(tǒng)耦合行為的預(yù)測(cè)與優(yōu)化，大幅降低試錯(cuò)成本，加快產(chǎn)品合規(guī)迭代<strong>。
新規(guī)下對(duì)整車性能設(shè)計(jì)提出更高要求，電池安全、熱失控、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜度顯著提升，而仿真驅(qū)動(dòng)的研發(fā)模式正在成為破局關(guān)鍵。運(yùn)用多物理場(chǎng)仿真技術(shù)，能夠在產(chǎn)品開發(fā)早期實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、熱管理、電池安全、以及整車系統(tǒng)耦合行為的預(yù)測(cè)與優(yōu)化，大幅降低試錯(cuò)成本，加快產(chǎn)品合規(guī)迭代。
圍繞該方向授權(quán)發(fā)明專利4項(xiàng)，主持及參與國(guó)家、省部級(jí)科研課題4項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，在動(dòng)力電池安全性仿真領(lǐng)域積累了較豐富的研究經(jīng)驗(yàn)。</p><p><strong>內(nèi)容簡(jiǎn)介：</strong>本次報(bào)告將系統(tǒng)介紹汽車安全領(lǐng)域的仿真開發(fā)技術(shù)。
新能源汽車電池檢測(cè)
無(wú)損分析鋰電池內(nèi)部電極結(jié)構(gòu)、隔膜完整性、鼓包變形與極耳焊接質(zhì)量，全面提升動(dòng)力電池的安全性與循環(huán)使用壽命。
3. 增材制造與材料科學(xué)領(lǐng)域
3D 打印件全流程檢測(cè)
評(píng)估 3D 打印成品的內(nèi)部孔隙、裂紋與結(jié)構(gòu)偏差，驗(yàn)證打印件與設(shè)計(jì)模型的一致性，指導(dǎo)打印參數(shù)優(yōu)化與工藝迭代。
在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，鋰電池的安全問(wèn)題始終是行業(yè)關(guān)注的核心。其中最具破壞性的故障模式并非單一電芯失效，而是級(jí)聯(lián)熱失控——即單個(gè)電芯故障觸發(fā)相鄰電芯連續(xù)失效，最終演變成難以控制的火災(zāi)甚至爆炸，對(duì)電池、周邊設(shè)備甚至人員造成嚴(yán)重危害。
而在這場(chǎng)與時(shí)間賽跑的安全攻防戰(zhàn)中，氣體監(jiān)測(cè)，尤其是極早期的氫氣探測(cè)，正在成為守住安全底線的第一道關(guān)卡。
本屆論壇緊貼行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與工程實(shí)際需求，通過(guò)真實(shí)案例與技術(shù)分享，呈現(xiàn) LS-DYNA 在復(fù)雜工況仿真與工程應(yīng)用中的創(chuàng)新實(shí)踐，包括LS-DYNA新功能、汽車與電池安全、人形機(jī)器人、eVTOL應(yīng)用、變壓器故障仿真、回流焊、SimAI在被動(dòng)安全分析中的應(yīng)用，以及Ansys Hans人體模型等解決方案的最新進(jìn)展 。
· 結(jié)構(gòu)分析：線性 / 非線性靜力、模態(tài)、屈曲、疲勞、斷裂，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)強(qiáng)度、剛度、壽命；
· 動(dòng)力學(xué)仿真：碰撞沖擊、振動(dòng)噪聲、跌落、爆炸，適配汽車安全、航空防護(hù)、電子可靠性等場(chǎng)景；
· 多物理場(chǎng)耦合：電磁 - 熱 - 結(jié)構(gòu)、熱 - 流體、結(jié)構(gòu) - 聲學(xué)一體化分析，完美契合新能源電機(jī)、電池?zé)崾Э亍㈦娮由岬惹把匦枨螅?· 行業(yè)專屬工作流：汽車碰撞、航空結(jié)構(gòu)、電機(jī)優(yōu)化、電池安全、金屬成型，開箱即用
