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20 novembre 2020
FEV améliore la sécurité des batteries grâce à un processus d’optimisation de la propagation thermique


Novembre 2020 – FEV a développé un nouveau processus combiné de simulation et d'essai pour l'optimisation du comportement de propagation thermique des packs batteries automobiles. Ce processus aide à réduire les risques de blessures et de dommages causés par l’emballement thermique des cellules de la batterie, tout en économisant temps et coûts de développement.

L’emballement thermique est un aspect clé de la sécurité pour les véhicules hybrides et électriques, avec des feux de batteries représentant une menace pour les passagers, les bâtiments et l'environnement. La première réglementation sur la propagation thermique est attendue en janvier 2021, avec la norme chinoise GB/T 38031 exigeant un minimum de cinq minutes d'avertissement pour les passagers du véhicule avant que l'incendie ne s'étende au-delà du pack batterie ou que des gaz s’échappant de la batterie ne pénètrent dans l’habitacle. D'autres marchés et organismes de réglementation devraient suivre.

C’est dans cet esprit que FEV ouvre la voie au développement de techniques de simulation en combinaison avec une approche de test en plusieurs étapes pour optimiser la conception des batteries automobiles afin d'éviter la propagation thermique et le risque d’emballement thermique.

« L’approche de FEV basée sur la simulation pour optimiser la propagation thermique de la batterie est jumelée à notre expertise en matière de conception et de développement de batteries ainsi qu’à nos capacités de test dans notre centre d’essai complet eDLP. Cela positionne de manière unique FEV pour prendre en charge l'ensemble du processus de développement de la propagation thermique », a déclaré le Professeur Stefan Pischinger, CEO de FEV Group.

L'approche basée sur la simulation débute après que les dimensions clés CAO et les géométries du pack aient été définies dans la phase de développement préliminaire. FEV a créé deux modèles personnalisables à cet effet. La simulation multi physique est utilisée pour produire un modèle permettant d'évaluer et d'optimiser l’emballement thermique d'une cellule et la propagation entre les cellules, ainsi qu'entre les modules de la batterie. Ce modèle et sa calibration pour des besoins spécifiques du client permettent d'optimiser la conception et d'introduire des contre-mesures telles que les écrans thermiques. En parallèle, un deuxième modèle de ventilation des gaz est calibré dans le but d’évaluer et optimiser la conception des trajectoires de ventilation, le dimensionnement des soupapes de ventilation ainsi que l’identification des busbar critiques à l'intérieur du pack batterie.

Les modèles thermiques et de ventilation sont développés et ensuite calibrés séparément. Chaque modèle est ensuite validé en utilisant des données de test physiques. Cette méthode d'essai est basée sur une validation étape par étape des cellules au pack en passant par les modules (approche « cell to module to pack »), tandis qu’au niveau pack, différentes maquettes de pack sont utilisées pour évaluer le comportement de la propagation thermique. L'approche de test en plusieurs étapes peut être optimisée si certaines données clés (comme la caractérisation des cellules) sont disponibles au préalable. L'avantage étant que les données expérimentales peuvent être collectées au début de la phase de développement sans nécessiter la construction d'un pack batterie entièrement fonctionnel, ce qui permet d'économiser du temps et des coûts.

Une fois les deux modèles calibrés et validés avec des données d'essai physiques, ils sont ensuite combinés pour créer un modèle couplé complet, contenant le modèle thermique ainsi que les coefficients locaux de transfert de chaleur et les températures fluides/gaz du modèle de ventilation. Ce modèle combiné peut être utilisé pour une simulation encore plus précise et détaillée, ce qui permet une évaluation des performances et la sélection de paramètres de conception optimisés. Enfin, la conception du pack batterie complet est testée et validée.

« La propagation thermique est clairement un problème de sécurité pour les batteries », a déclaré le professeur Pischinger. « FEV est fier de montrer la voie dans le développement de la simulation pour considérer la propagation thermique dès le début du processus de développement pour nos clients. »

  Source : FEV




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