動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)的案例
如何進(jìn)行動(dòng)力電池熱管理仿真和設(shè)計(jì)
本套課程，是目前市場(chǎng)上唯一一套從PACK模型的簡(jiǎn)化原則到熱模型建立和后處理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)講解，同時(shí)也熱管理設(shè)計(jì)的課程基于最基礎(chǔ)的熱設(shè)計(jì)知識(shí)，系統(tǒng)的講解了電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)基本流程和設(shè)計(jì)方法，整個(gè)過(guò)程不僅僅是軟件的學(xué)習(xí)，也是對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，短時(shí)間內(nèi)讓你對(duì)熱管理仿真和設(shè)計(jì)分析知其然知其所以然，讓你擁有獨(dú)立建立電池PACK熱管理仿真分析和熱管理設(shè)計(jì)能力。
本人對(duì)新能源汽車有免費(fèi)資料分析公眾號(hào)：新能源汽車熱管理仿真技術(shù)，關(guān)注回復(fù)“1”，可領(lǐng)取更多熱管理方面資料。
同時(shí)本人也在技術(shù)鄰平臺(tái)更新新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>仿真和設(shè)計(jì)課程如下
1、 基于starccm+在動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>仿真技術(shù)應(yīng)用、
2、新能源汽車PACK熱流體仿真進(jìn)階20講
3、新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)入門到進(jìn)階23講
4、 Hypermesh網(wǎng)格劃分-精講進(jìn)階視頻教程
5、有限元分析ANSA19.0視頻教程零基礎(chǔ)入門到精通50講
6、Hypermesh軟件CAE流體網(wǎng)格劃分CFD前處理
7、CAE | STAR-CCM+流體CFD分析零基礎(chǔ)視頻教程
展開(kāi) 一條通往合格動(dòng)力電池熱管理仿真和設(shè)計(jì)工程師之路
同時(shí)本人也在技術(shù)鄰平臺(tái)更新新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>仿真和設(shè)計(jì)課程如下
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PlanA：4+5+2
（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)+結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高階+Starccm+動(dòng)力方向熱仿真）
新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)入門23講
STARCCM+動(dòng)力/儲(chǔ)能液冷策略/MAP快充/soc熱源實(shí)時(shí)更新仿真方法
動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>CFD仿真進(jìn)階25講
PlanB：4+5+1
（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)+結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高階+Starccm+儲(chǔ)能方向熱仿真）
新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)入門23講
STARCCM+動(dòng)力/儲(chǔ)能液冷策略/MAP快充/soc熱源實(shí)時(shí)更新仿真方法
Starccm儲(chǔ)能風(fēng)冷/液冷系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)策略與仿真入門進(jìn)階45講
PlanC：4+5+3
（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)+結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高階+fluent熱仿真）
新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)入門23講
STARCCM+動(dòng)力/儲(chǔ)能液冷策略/MAP快充/soc熱源實(shí)時(shí)更新仿真方法
Fluent動(dòng)力電池pack熱管理仿真分析案例分析33講
2.電池?zé)峁芾?/em>仿真工程師
需要學(xué)習(xí)不能同軟件的仿真方法，同時(shí)需要學(xué)習(xí)一些電池?zé)峁芾?/em>結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程。
展開(kāi) 一文帶你了解汽車動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)的類型、管理方案以及發(fā)展趨勢(shì)（內(nèi)含視頻教程）
好課推薦 | 新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)入門23講
【技術(shù)帖】基于OptiStruct的蓄電池支架有限元分析Ansys Fluent 電池?zé)?/em>失控仿真實(shí)例與驗(yàn)證專欄 | 新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)和仿真分析
動(dòng)力電池熱管理仿真分析教程
自2019年10月10日起，我將在平臺(tái)發(fā)布《新能源汽車PACK熱流場(chǎng)分析進(jìn)階16講》。
當(dāng)前我已經(jīng)更新到第15期，感興趣的朋友可以關(guān)注和訂閱，微信：fxy331386375或加動(dòng)力電池交流群：701157725
一起交流學(xué)習(xí)和進(jìn)步本人提供資料模型和學(xué)習(xí)答疑，希望對(duì)學(xué)習(xí)型工程師有所幫助吧！學(xué)習(xí)鏈接https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14059
一、為什么要做汽車熱流場(chǎng)仿真分析
動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的能量來(lái)源，在充放電過(guò)程中電池本身會(huì)產(chǎn)生一定熱量，從而導(dǎo)致溫度上升，而溫度升高會(huì)影響電池的很多特性參數(shù)，如內(nèi)阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。高溫將大大降低電池的日歷壽命，從而影響到整車的性能和使用壽命。溫度過(guò)低也會(huì)使得動(dòng)力電池容量下降，充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而影響電動(dòng)車的性能。
鋰電池Pack設(shè)計(jì)中往往會(huì)借助熱流體仿真分析來(lái)輔助工程師完成pack熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，
借助熱流體仿真分析工具，大部分的Pack熱管理設(shè)計(jì)工作和部分測(cè)試工作都可以在電腦上完成。大量的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試工作可以被省略，Pack設(shè)計(jì)的成本也會(huì)大幅度下降。
本課程案例：基于目前市場(chǎng)上主流的動(dòng)力電池的熱管理設(shè)計(jì)都是采用液冷設(shè)計(jì)，本案列以采用液冷的方式對(duì)新能動(dòng)力電池進(jìn)行液冷或液熱，以ANSYS-SCDM軟件做為電池包PACK建模的前處理器，以STAR-CCM+軟件作為液冷系統(tǒng)流場(chǎng)仿真和PACK熱場(chǎng)仿真的求解器，建立了液冷系統(tǒng)流場(chǎng)仿真和PACK熱場(chǎng)仿真分析模型，最終實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池在低溫停車加熱工況，常溫行車、高溫行車工況PACK內(nèi)部電池溫度變化情況，提出合理的對(duì)仿真結(jié)果評(píng)估的方法
本課程不僅僅是關(guān)于動(dòng)力仿真流程學(xué)習(xí)課程，同時(shí)也是對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>技術(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分享課程。
展開(kāi) 液冷電池包熱管理-基于star-ccm+＆Ａmesim聯(lián)合仿真
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STAR-CCM+&Amesim聯(lián)合仿真的液冷電池包熱管理
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新能源動(dòng)力電池熱管理方案設(shè)計(jì)
根據(jù)仿真數(shù)據(jù)快速地選擇出冷卻、加熱和保溫方式；在冷卻子系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，可以對(duì)Pack、模組或電池（帶冷卻子系統(tǒng)）進(jìn)行熱場(chǎng)和流場(chǎng)仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果確定冷卻通道設(shè)計(jì)、冷卻介質(zhì)、冷卻入口溫度和流量以及風(fēng)扇或泵的參數(shù)等。動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>仿真過(guò)程中前處理技術(shù)幾何清理、網(wǎng)格劃分、仿真邊界和熱管理策略輸入、電池模塊是仿真的難點(diǎn)，特別對(duì)于電池模塊的電化學(xué)仿真，關(guān)于仿真這一塊，本篇就不再詳述，本人以前寫的文章有詳細(xì)描述<一套新能源汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾頍?/em>仿真攻略>。
以上是作者對(duì)熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的一些總結(jié)，供大家學(xué)下和參考，由于篇幅有限，有更多設(shè)計(jì)討論，歡迎大家交流學(xué)習(xí)。
文末福利，關(guān)注公眾號(hào)：新能源汽車熱管理仿真技術(shù)，回復(fù)1，領(lǐng)取新能源熱管理資料。同時(shí)本人也在技術(shù)鄰平臺(tái)更新新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>仿真和設(shè)計(jì)課程如下：如需購(gòu)買可添加WX：fxy33186375領(lǐng)取優(yōu)惠券。
1、 基于starccm+在動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>仿真技術(shù)應(yīng)用、
2、新能源汽車PACK熱流體仿真進(jìn)階20講
展開(kāi) 汽車電池熱管理熱失控原因及預(yù)防策略介紹（附視頻教程）
通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，盡管您是一位剛剛畢業(yè)的仿真小白，也可以通過(guò)本課程完成熱管理設(shè)計(jì)方法和熱管理仿真方法的入門到進(jìn)階，讓您全方位成為一位真正的熱管理工程師，且學(xué)習(xí)完本課程后可以達(dá)到獨(dú)立承擔(dān)項(xiàng)目水平！
課程圍繞電池?zé)峁芾?/em>基本知識(shí)、儲(chǔ)能液冷和風(fēng)冷熱管理設(shè)計(jì)方法、電池包幾何前處理、電池包網(wǎng)格劃分、仿真求解和熱管理仿真分析等方向展開(kāi)講解，分為12大章節(jié)45講，一共77個(gè)技術(shù)點(diǎn)帶你全方位掌握新能源電池儲(chǔ)能熱管理仿真和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)～
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展開(kāi) 基于STAR-CCM+電池熱管理仿真中交界面interface處理
但是對(duì)于原本已經(jīng)存在的boundary（interface_l-shell），其熱規(guī)范該如何設(shè)置呢？默認(rèn)狀態(tài)下這里是絕熱的。
圖2
個(gè)人認(rèn)為，在沒(méi)有特殊要求的話，此處就是保持默認(rèn)設(shè)置即可。之前我覺(jué)得此處明明是流固的對(duì)流換熱面，是存在著熱量交換的，怎么絕熱？后來(lái)，我思考了之后，真正的換熱面是圖1所示的，是建立在有交界面的時(shí)候的，熱交換的物理過(guò)程是發(fā)生在此處，這是個(gè)虛擬面，點(diǎn)擊此處，在視窗區(qū)域也是沒(méi)有對(duì)應(yīng)顯示的，也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。
但圖二中面，比如xt外面沒(méi)有設(shè)置空氣，那么xt外面對(duì)于環(huán)境就沒(méi)有交界面，但xt和外界有對(duì)流和輻射換熱，如果不想建立外面的空氣域，可以域的里面改變交接的外界的傳熱方式，方便計(jì)算，如圖4.
圖3
圖4
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展開(kāi) 新能源車型電池包熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的幾個(gè)影響因素
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電池熱管理仿真（三）：三維仿真邊界條件和算法
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熱仿真分享 | 動(dòng)力電池PACK熱管理系統(tǒng)性能研究-STARCCM+
(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于液體的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性，同時(shí)也驗(yàn)證了仿真精度，特別是對(duì)產(chǎn)熱模型的修正，也需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證。
(4)所設(shè)計(jì)的基于液體的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在40℃高溫1.5C充電工況下，可控制電池溫度45℃以內(nèi)，充電結(jié)束電池最高溫度在29～36℃；40℃高溫1C放電工況下，可控制電池溫度40℃以內(nèi)，充電結(jié)束電池最高溫度在32～40℃；加熱過(guò)程，電池溫度先升高后降低，充電結(jié)束電池最高溫度為24℃，最低溫度為16℃，溫差8℃。
免責(zé)聲明：文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)（陳通,孫國(guó)華,王明強(qiáng)等.基于液體的動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)性能研究[J].電源技術(shù),2019,43(04):658-661.），僅供學(xué)習(xí)交流分享，版權(quán)歸原作者所有，如果侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們予以刪除
編者注：
文章中：冷卻液流量為25L/min,溫度為25 ℃,環(huán)境溫度為27 ℃或40 ℃；這只是入門級(jí)別的仿真，并沒(méi)有考慮整車真實(shí)情況，即：一般的換熱需要通過(guò)chiller進(jìn)行換熱，無(wú)法滿足一開(kāi)始就恒定定進(jìn)口25℃的條件；
正確的方法是：設(shè)置一個(gè)目標(biāo)水溫=20℃，限制一個(gè)直冷功率KW；如下圖所示：
文章來(lái)源：新能源電池?zé)峁芾?/em>
展開(kāi) 熱仿真分享 | 動(dòng)力電池PACK熱管理系統(tǒng)性能研究-STARCCM+
(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于液體的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性，同時(shí)也驗(yàn)證了仿真精度，特別是對(duì)產(chǎn)熱模型的修正，也需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證。
(4)所設(shè)計(jì)的基于液體的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在40℃高溫1.5C充電工況下，可控制電池溫度45℃以內(nèi)，充電結(jié)束電池最高溫度在29～36℃；40℃高溫1C放電工況下，可控制電池溫度40℃以內(nèi)，充電結(jié)束電池最高溫度在32～40℃；加熱過(guò)程，電池溫度先升高后降低，充電結(jié)束電池最高溫度為24℃，最低溫度為16℃，溫差8℃。
免責(zé)聲明：文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)（陳通,孫國(guó)華,王明強(qiáng)等.基于液體的動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)性能研究[J].電源技術(shù),2019,43(04):658-661.），僅供學(xué)習(xí)交流分享，版權(quán)歸原作者所有，如果侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們予以刪除
編者注：
文章中：冷卻液流量為25L/min,溫度為25 ℃,環(huán)境溫度為27 ℃或40 ℃；這只是入門級(jí)別的仿真，并沒(méi)有考慮整車真實(shí)情況，即：一般的換熱需要通過(guò)chiller進(jìn)行換熱，無(wú)法滿足一開(kāi)始就恒定定進(jìn)口25℃的條件；
正確的方法是：設(shè)置一個(gè)目標(biāo)水溫=20℃，限制一個(gè)直冷功率KW；如下圖所示：
文章來(lái)源：新能源電池?zé)峁芾?/em>
展開(kāi) 純電動(dòng)汽車電池熱管理技術(shù)研究
國(guó)外通常研究的是鋰電池和鎳氫電池比較多，其研究方法也大多類似。研究鋰電池一般按照幾個(gè)模型進(jìn)行分析，分別是電化學(xué)-熱耦合模型、熱濫用模型和電-熱耦合模型，而鋰電池的熱特性分析通常使用熱濫用模型。這些研究分析模型都對(duì)應(yīng)著不同的分析范圍，不同的研究要求和研究條件就要選用不同的分析模型，這些模型的分析結(jié)果也不太相同，主要表現(xiàn)在分析結(jié)果的精度和可靠度上。混合動(dòng)力汽車為提高能源利用率，可依照運(yùn)行的策略來(lái)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的能量回收，如果電池處于一個(gè)大電流充電的狀態(tài)下，很可能會(huì)發(fā)生過(guò)充現(xiàn)象。這時(shí)，風(fēng)扇如果能帶走大部分熱量或者這種狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間不長(zhǎng)，電池包中的電池溫度不高，那么過(guò)充只有電解液的分解，這個(gè)時(shí)候電池還是安全的。可是，電池的散熱性如果不好的話，那么金屬氧化物的正極就會(huì)發(fā)生脫鋰現(xiàn)象，化學(xué)活性變強(qiáng)，電池溫度繼續(xù)升高，如果持續(xù)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)使電池發(fā)生熱失控。
2 動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
動(dòng)力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需考慮電池包適宜工作范圍，廣泛應(yīng)用的鋰離子電池正常工作溫度范圍為充電情況下0-55℃，放電情況下-20℃-60℃，最佳充放電溫度范圍為20℃-35℃，電池處于最佳溫度充放電時(shí)可使電池性能最優(yōu)及循環(huán)壽命最大化，且能有效的避免電池?zé)?/em>失控問(wèn)題。確定動(dòng)力電池系統(tǒng)最佳溫度范圍后，現(xiàn)階段純電動(dòng)汽車大多采用液冷結(jié)構(gòu)，根據(jù)整車需求進(jìn)行熱管理系統(tǒng)匹配選型，同時(shí)參照動(dòng)力電池系統(tǒng)工作需求，制定系統(tǒng)工作閾值，其中環(huán)境溫度的影響可根據(jù)實(shí)際電池的散熱需求調(diào)節(jié)，制定電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)最佳控制模式。
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