深圳寶安今晨突發(fā)火災(zāi)，為逝者默哀！
【火情通報(bào)】2021年12月13日09時(shí)26分，深圳消防119接警中心接報(bào)：寶安區(qū)西鄉(xiāng)街道桃源居某住宅發(fā)生火情。指揮中心立即調(diào)派西鄉(xiāng)、寶安等消防站及下屬小型消防站共17輛消防車79名指戰(zhàn)員到場(chǎng)處置。10時(shí)05分許明火被撲滅，事故造成1人死亡。事故原因和過(guò)火面積待進(jìn)一步調(diào)查。
“火災(zāi)猛于虎也!”，這些年隨著電動(dòng)汽車，電動(dòng)摩托車的不斷增加，因?yàn)閯?dòng)力電池過(guò)熱，爆炸，起火所發(fā)生的安全事故頻發(fā)，加大力度告誡居民安全用車，正確充電的同時(shí)，動(dòng)力電池的安全性設(shè)計(jì)再次引發(fā)我們的關(guān)注。
動(dòng)力電池作為新能源汽車，電動(dòng)摩托車的核心部件，其使用性能和壽命嚴(yán)重影響著其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也關(guān)乎人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)力電池的種類也逐漸增多，整體設(shè)計(jì)以體積小、能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小和安全性高作為各大新能源電動(dòng)車企業(yè)的研發(fā)方向。尤其是對(duì)于超高的能量密度的追求更成為目前車企對(duì)于電池包研發(fā)的最主要性能指標(biāo)。但與此同時(shí)，過(guò)高能量密度對(duì)于動(dòng)力電池發(fā)熱帶來(lái)的安全問題卻非常嚴(yán)重，各大動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)都在竭力尋找解決此問題的捷徑，有限元仿真技術(shù)便是捷徑之一。仿真技術(shù)作為智能研發(fā)必不可少的一種使能工具，應(yīng)用范圍非常廣泛，可以說(shuō)“無(wú)處不在”。
在研究動(dòng)力電池?zé)岚踩珕栴}時(shí)，傳統(tǒng)的熱成像技術(shù)只能采集到單體電池表面狀態(tài)，植埋熱電偶溫度采集的方法受結(jié)構(gòu)限制又無(wú)法得到完整的熱分布信息。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法都會(huì)浪費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。面對(duì)如此困境，有限元仿真的優(yōu)勢(shì)凸顯無(wú)疑，仿真技術(shù)對(duì)汽車電池包Pack產(chǎn)品進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)與優(yōu)化，確保大容量電池Pack包實(shí)現(xiàn)可靠的熱設(shè)計(jì)，保障產(chǎn)品的熱安全性能。除了熱分析外，還需要對(duì)電池包Pack進(jìn)行模態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析、疲勞分析、跌落分析和輕量化設(shè)計(jì)等等。
動(dòng)力電池包CAE應(yīng)用解決方案
動(dòng)力電池是由成千甚至上萬(wàn)個(gè)電芯組成的一個(gè)龐大的電源系統(tǒng)，重量從幾百公斤到1-2噸不等。如此龐大的電源系統(tǒng)，其安全性不容忽視，而動(dòng)力電池最大的安全問題就是發(fā)熱，過(guò)高的溫度不僅會(huì)影響電池的壽命，更會(huì)導(dǎo)致鋰電池的正極材料脫落分解、負(fù)極與電解液反應(yīng)、薄膜刺穿等嚴(yán)重安全隱患。運(yùn)用Flotherm等熱仿真軟件對(duì)鋰離子動(dòng)力電池的熱分布和流場(chǎng)分布進(jìn)行建模仿真，得到多種方案的模擬結(jié)果，對(duì)電池的排布方式及電池?zé)峁芾矸桨钙鸬胶艽蟮闹笇?dǎo)作用。
如圖1，2所示，為某電池模組的截面溫度分布和風(fēng)流粒子溫度分布
圖1 電池模組截面分布圖
圖2 電池模組風(fēng)流粒子溫度分布圖
電池箱的功能即容納和保護(hù)電池組，所以其結(jié)構(gòu)必須保證保留最大的容納空間基礎(chǔ)上滿足足夠的強(qiáng)度，在薄弱的部位進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)。電池箱體的結(jié)構(gòu)分析主要有模態(tài)分析、靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。
CAE結(jié)構(gòu)分析流程
模態(tài)分析用于確定電池箱體結(jié)構(gòu)的固有頻率，可以在設(shè)計(jì)時(shí)避開這些頻率或者最大限度地減少對(duì)這些頻率上的激勵(lì)，從而消除過(guò)度振動(dòng)和噪聲。使用Hypermesh完成前處理，提交給abaqus進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果用有限元分析后處理軟件HyperView查看電池包的固有頻率、重點(diǎn)位置的位移和應(yīng)力。
靜態(tài)分析的目的是確定電池包結(jié)構(gòu)在靜態(tài)載荷作用下的應(yīng)力分布及最大應(yīng)力出現(xiàn)的位置，以檢驗(yàn)電池箱體結(jié)構(gòu)能否承受一定的靜載荷作用。
動(dòng)態(tài)分析主要分析電池箱體在各種工況下工作的動(dòng)態(tài)性能。由于電池模塊與電池包殼體并非剛性連接而是接觸連接，為了更好的模擬這種接觸特性，采用具有接觸非線性分析功能的有限元分析軟件Abaqus作為動(dòng)態(tài)分析的求解器。
仿真技術(shù)可以幫助企業(yè)滿足動(dòng)力電池苛刻的標(biāo)準(zhǔn)要求，為動(dòng)力電池的智能研發(fā)提供一條捷徑，為動(dòng)力電池質(zhì)量保駕護(hù)航。未來(lái)，無(wú)論是前期設(shè)計(jì)還是后期校核，仿真技術(shù)都將發(fā)揮重大價(jià)值。同時(shí)，在仿真技術(shù)提升動(dòng)力電池安全性的同時(shí)，也是對(duì)于人民生命財(cái)產(chǎn)安全的一份呵護(hù)！
