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新能源电池包热失控防护方式探究

作为新能源电动汽车的核心零部件，电池安全尤为重要，电池失火以及热失控蔓延将会严重影响乘车人的安全。因此，降低电池起火风险以及电池包热失控阻隔防护，在新能源汽车安全中尤为重要。

为了提高电池系统的安全性能，企业和高校纷纷在电池包热失控防护方面做了大量的研究，并提出多种阻隔防护措施。张少禹等人以NCM型电池为研究载体，通过试验的方法对比了不同阻隔材料、阻隔厚度及阻隔层数对热失控阻隔效果的影响；ChenJie等人针对冷却与热失控一体化的阻隔方案，确定了一种阻隔方案同时满足热失控蔓延和电池模组冷却；刘蒙蒙针对电池热失控分别从单体电芯、模组和Pack层面分别研究其失效机理，以及防护措施；高飞等人通过实验验证了三元乙丙橡胶在电池热失控中的阻隔作用；邹振耀等人通过对热失控总结研究，认为增加额外阻隔方案是控制热失控扩展的重要方向，同时多种阻燃材料被进行研究总结。

本文通过试验方法对比研究了电池包内部多种热失控阻隔方案。根据试验结果，对比研究了电池包内部阻隔位置、阻隔材料对热失控蔓延时间的影响，并分析了电池包内部高压器件在热失控过程中，与周边金属件的短接是影响热失控的重要因素。这对电池热失控防护设计具有重要参考价值。

电池包热失控试验分析

1.电池包热失控发生机理

如表1所示，导致动力电池热失控的主要触发机理为：机械滥用、电滥用和热滥用,本文试验选用热滥用触发机理。

表1热失控失效机理图1热失控温度检测点电池包热失控试验结果表2阻隔试验方案图2方案四实物图3不同方案热失控时间对比热失控试验结果分析

图4方案一壳体失效形式

图5方案二壳体失效形式

图6熔断铜排方案三和方案四火焰泄露位置以及壳体失效形式相似，均为电池包壳体上方，其失效形式为壳体受压膨胀变形过大导致的裂纹，如图7所示。电池包内部非金属件烧成灰烬，非金属件较为完整。

图7方案三、方案四壳体失效形式

2.电池包内部温度分析

图8～10为试验过程中，电池包内部温度传感器随试验时间温度变化曲线，表示电池包壳体试验过程中的温度变化。其中，试验结束时，壳体温度采集点最高温度如表3所示。图8温度变化曲线

图9方案一、方案二温度变化曲线

图10方案三、方案四温度变化曲线表3试验结束电池壳体温度结论

1.本文通过试验的方法，对电池包内部选用不同的试验材料、零部件防护位置进行对比试验研究。试验表明，高温绝缘隔热材料阻隔效果明显优于非绝缘隔热材料。

2.本文通过对试验过后壳体失效形式研究，分析其热失控失效主要因壳体融穿失效。这是因高压连接件短接壳体，并非电芯燃烧导致。

3.本文通过研究发现除了热失控防护设计，对于高压连接件短接的防护是阻断热失控蔓延的关键因素之一。

动力电池包热仿真结果分析（视频动图）为观察水冷板中冷却液的流动状态，制作了冷却液的流动状态流线图，可以形象地观察不同位置流速分布

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为观察电池包内每个截面的温度分布，制作了电池包内温度切片图，可以观察不同截面位置的温度分布

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冷却系统流道优化

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新能源动力电池热管理仿真

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新能源动力电池热管理仿真设计

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来源：AI《汽车制造业》；新能源热管理技术

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