电池系统的热蔓延与热管理
如果前面所有方法都失效,就要从整个系统的角度来考虑问题。比如剧烈碰撞或者底盘被锐利物质刺穿,会立即热失控,这是时有发生的,这种热失控只能从系统层面解决。
首先进行热失控蔓延过程测试,明显看出电池单体一个接着一个,像放鞭炮一样的热失控。
其次,进行了并联电池模组热蔓延测试,发现并联模组热失控蔓延的独有特征,即多段V字形电压下降;在实车级电池模组不加抑制的情况下,热失控扩展在电池模组中可呈现加速效应,并最终导致整个模组剧烈燃爆。
再次,进行热失控喷阀特性测试,在密闭定容的燃烧弹中,用高速摄影机记录了热失控喷发全过程,从测试中发现了喷射流呈现了气-液-固三相共存的特征,其中气体喷射速度高达137m/s。
接着,建立电池模组热失控蔓延的集总参数热阻模型以及动力电池系统热失控蔓延三维仿真模型,上述模型最难的是如何确定整个热蔓延过程前后的热物性参数,如果不能确定这些参数,模拟结果只能是好看不是好用,我们课题组开发了参数估计的方法,实验和仿真可以进行很好的吻合。
在此基础上进行了热蔓延抑制设计,包括隔热设计和散热设计,隔热设计是利用不同隔热材料防止模块热蔓延,散热设计是不同液冷流量对热蔓延进行抑制。在一般的电池系统中,隔热和散热单独就可以解决热蔓延的过程,但是在新电池体系中需要把隔热和散热两者结合起来抑制热蔓延,这就是所谓的防火墙技术。
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