ansys電池散熱的案例
干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
（注：文中圖片來自ANSYS官方發(fā)布的公開資料）
干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
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基于Icepak的船舶儲能電池散熱特性仿真分析
因此，儲能電池作為船舶重要的電氣設(shè)備，其散熱系統(tǒng)的設(shè)計通常也考慮風(fēng)冷和液冷這兩種形式。陳旭海等人[4]利用Ansys對風(fēng)冷條件下的儲能電池溫度場進行仿真分析，并根據(jù)仿真結(jié)果對存放電池模塊的機柜進行優(yōu)化設(shè)計。同時也有研究表明，在風(fēng)冷散熱系統(tǒng)中，改善冷卻風(fēng)道設(shè)計[5]、合理調(diào)整電池組間距[6]均可改善電池組溫度的均衡性。桂永勝等人[7]為船舶電氣設(shè)備設(shè)計了一套模塊化的水冷系統(tǒng)，可用于船舶儲能電池的散熱。張上安[8]則利用COMSOL軟件分析了液冷散熱系統(tǒng)中冷卻液流量和冷卻液入口溫度對電池散熱特性的影響。然而大多數(shù)研究只是針對其中一種散熱方式，并沒有綜合分析風(fēng)冷散熱和液冷散熱各自的效果和優(yōu)缺點。王屹航等人[9]雖對這兩種散熱方式的散熱能力做出了評價，但只是針對單體電池，并未考慮整個電池包的熱特性。
本文以某型船用儲能電池包為研究對象，分別設(shè)計其風(fēng)冷散熱系統(tǒng)和液冷散熱系統(tǒng)，利用Icepak軟件建立熱仿真模型，對比研究電池包在不同散熱系統(tǒng)作用下的散熱特性和溫度場分布，進一步通過改變散熱系統(tǒng)的若干關(guān)鍵參數(shù)，分析評估參數(shù)的變化對整個系統(tǒng)散熱效果的影響。結(jié)果表明，液冷散熱系統(tǒng)的散熱效果普遍優(yōu)于風(fēng)冷散熱，尤其是在保持電池包溫度一致性方面表現(xiàn)出色。本研究可為全電船舶儲能系統(tǒng)散熱方案的選取和散熱系統(tǒng)的設(shè)計提供參考，保障鋰電池組在船舶上安全可靠的運行，同時也為鋰電池在船舶上大規(guī)模運用奠定基礎(chǔ)。
2 模型建立
2.1 電池散熱的數(shù)學(xué)模型
儲能電池包通常是由電池模組根據(jù)電壓需求串聯(lián)而成，而電池模組又是由多個單體電池通過串并聯(lián)的方式構(gòu)成的，因此單體電池是構(gòu)成電池模組和電池包的基本單元[10]。要對電池包的散熱特性進行研究，首先要建立單體電池散熱的數(shù)學(xué)模型。
展開 【AICFD案例教程】電池包風(fēng)冷散熱分析
圖5-1 殘差曲線
2）數(shù)據(jù)讀取
雙擊樹節(jié)點 報告>體積分報告，設(shè)置變量參數(shù)，選取域列表中目標部件，點擊應(yīng)用，讀取散熱板平均溫度數(shù)據(jù)。
圖5-2 流量報告
3）求解結(jié)果更新及導(dǎo)入
單擊菜單欄 求解>可視化結(jié)果，實現(xiàn)可視化求解結(jié)果更新，現(xiàn)版本計算完成后自動進行可視化求解結(jié)果。
圖5-3 結(jié)果更新
4）可視化結(jié)果
① 溫度云圖
單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取位置域和變量參數(shù)溫度，設(shè)置等級參數(shù)256，點擊應(yīng)用，讀取電池包表面溫度云圖，可以看出電池包最高溫度在314K左右，前排電池包最高溫度略低于后排電池包。
圖5-4 溫度云圖
單擊菜單欄 后處理> 面，選取域和變量參數(shù)，設(shè)置平面參數(shù)，點擊應(yīng)用，讀取電池包截面溫度云圖，可以看出電池包內(nèi)部溫度分布與表面溫度分布大致相同。
圖5-5 截面溫度云圖
展開 
基于Icepak的水下航行器電池艙段散熱仿真分析
摘 要：針對水下航行器的鋰電池組發(fā)熱問題，利用ANSYS Icepak軟件對不同散熱條件下的電池艙段內(nèi)溫度氣流分布情況進行了仿真分析。結(jié)果表明：相比于艙內(nèi)空氣自然對流冷卻，使用風(fēng)冷散熱可大幅降低電池組平均溫度，并改善電芯之間的溫差，有利于提高電池組的環(huán)境適應(yīng)性和放電功率，進而提升水下航行器的安全性和可靠性。
關(guān)鍵詞：鋰電池;Icepak;散熱仿真;水下航行器溫度場;
0 引言
隨著鋰電池的蓬勃發(fā)展，水下航行器越來越多的使用鋰電池作為動力能源。為滿足水下航行器的能量和功率需求，鋰電池組常采用單體密堆積方式成組，且水下航行器的電池艙段為密封環(huán)境，鋰電池組長時間高倍率放電所產(chǎn)生的熱量容易積累，導(dǎo)致部分單體電池溫度過高，發(fā)生內(nèi)短路，進而引發(fā)熱失控[1]。因此，對水下航行器的電池艙段進行散熱設(shè)計及仿真分析，對保證水中裝備鋰電池組的安全可靠工作具備重要意義。
本文以水下航行器電池艙段為研究對象，利用Icepak有限元分析軟件對不同條件下艙內(nèi)空氣自然對流散熱和風(fēng)冷散熱的電池艙段溫度場進行數(shù)值模擬，得到不同風(fēng)機功率、風(fēng)機方向、電池單元間隙條件下電池艙段內(nèi)部的溫度氣流分布，分析了電池艙段內(nèi)部傳熱特性，并研究了影響電池艙段溫度場的主要因素。
1 計算模型
1.1 模型簡化
水下航行器電池艙段一般較長，電池艙段內(nèi)沿軸向的熱量傳遞極少，為節(jié)約計算時間，將電池艙段的熱仿真簡化電池模塊艙段熱仿真分析。此外，電池艙段內(nèi)各種螺釘、導(dǎo)線和鋁合金外框等對電池溫度場的影響很小，故在熱仿真分析時也將其省略。電池模塊由8個電池單元堆積組成，電池單元由8個單體電芯串聯(lián)組成，對64個電芯從左下方開始，順時針依次編號，電池模塊艙段模型及電芯標號如圖1所示。
展開 電動汽車電池組散熱仿真研究
摘 要：首先使用平行布置形式、X形布置形式以及梯形布置形式圓柱電池組的排列方式，采用COMSOL建立圓柱電池模型，并設(shè)置放電發(fā)熱條件，在相同布置形式不同風(fēng)速的電池組以及不同布置條件下相同風(fēng)速的電池組，對其做固體和流體傳熱（ht）仿真計算，獲得不同單體排列及不同進出風(fēng)口開設(shè)下的溫度云圖分布，通過分析相同布置形式的出風(fēng)口溫度云圖得出風(fēng)速與溫度的關(guān)系，通過橫向?qū)Ρ炔煌贾眯问降?em>電池組溫度云圖，得出最優(yōu)布置形式方案。
關(guān)鍵詞：電動汽車;電池組散熱;仿真研究;
1 引言
電動汽車的散熱主要是電池組散熱，由于散熱效果直接影響電動汽車的使用，所以動力電池組設(shè)計作為電動汽車三電系統(tǒng)設(shè)計是極為重要的，在有限的車體安裝空間中設(shè)計合理的電池組排列方式以及最佳的熱管理方案[1]。本文通過建立溫度場模型，對電池組模型進行二維仿真，雖然對模型有部分簡化，但還是可以分析出在不同布置形勢下的散熱效果，可以在使用中選擇圓柱電池的最優(yōu)排布方式，提出降低電池組溫度的方法，可以在實際使用中用此方法延長電池組的壽命。
2 圓柱電池組溫度場建模與仿真條件
2.1 電池組二維模型建立與網(wǎng)格劃分
對模型進行了部分簡化的處理后，使用COMSOL進行了二維建模，建模如圖1所示，選擇了25個18650電池為一組進行建模，并只考慮了平行、X形以及梯形的布置形式，模型左邊藍色線條為進風(fēng)口，右邊為出風(fēng)口，如圖1所示。
(a）圖為平行布置形式電池排列方案，（b）圖為X形布置形式電池排列方案，（c）圖為梯形布置形式電池排列方案，三個方案的藍色邊緣的是進風(fēng)口，右邊黑色并且凸起的邊緣為各個布置模型的出風(fēng)口，圖中的25個圓形結(jié)構(gòu)為18650圓柱電池的簡化模型。
展開 電池風(fēng)冷散熱仿真分析APP
電池風(fēng)冷散熱APP封裝了氫燃料電池模組的流體的物性、外殼的物性、電池的物性、網(wǎng)格尺寸如整體網(wǎng)格尺寸、大小網(wǎng)格尺寸及固體網(wǎng)格細化尺寸、入口流速、出口壓力及外部對流換熱系數(shù)、環(huán)境溫度、電池熱生成率等參數(shù)。可快速計算不同外部邊界條件關(guān)鍵參數(shù)的氫燃料電池風(fēng)冷在不同工況下的溫度及冷卻狀態(tài)。APP可查看不同參數(shù)設(shè)計的幾何模型，網(wǎng)格尺寸、速度云圖、速度矢量及電池溫度等工程中所需的計算結(jié)果。立即計算：https://www.simapps.com/v/199902.html
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展開 范立云等：二次流蛇形通道鋰離子電池散熱性能
Jaffal等將肋板與傳統(tǒng)蛇形通道結(jié)合，肋板的加入明顯改善了系統(tǒng)的散熱性能，但是同時也增加了系統(tǒng)的壓降。
綜上所述，蛇形流道的改進研究多集中于優(yōu)化流道來改善散熱性能。然而，在提高系統(tǒng)冷卻能力的同時，通常伴隨著壓降的增大，反而降低了系統(tǒng)的綜合性能。本工作針對上述問題作出了改進，結(jié)合二次流結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種新型二次流蛇形通道結(jié)構(gòu)，建立了仿真模型，并且進一步對不同冷卻液流速下的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了研究。該結(jié)構(gòu)的提出對于蛇形流道降低壓降、節(jié)省泵功具有重要意義。
1 模型建立
本工作以20 Ah軟包電池作為研究對象，該電池液冷模組由液冷板和電池組成，其中電池模組包含25塊單體電池并聯(lián)，每一塊電池的尺寸為187 mm×125 mm×9.5 mm，其中正負極柱的尺寸為30 mm×30 mm×0.26 mm，電池由兩側(cè)的液冷板進行冷卻，液冷板的尺寸為187 mm×125 mm×2 mm，如圖1(a)所示?？紤]到計算成本，利用整體電池模組的對稱性，取其中一個重復(fù)單元作為研究對象，如圖1(b)所示，包括3塊液冷板、2塊完整的電池和2塊半電池。本工作以傳統(tǒng)的蛇形流道作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，增加二次流結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種新型的二次流蛇形液冷板，如圖1(c)所示。圖1(c)中的二次流結(jié)構(gòu)是由直的主通道和與主通道有一定角度的副通道組成，其中相鄰副通道鏡像對稱。主通道更寬，流道內(nèi)的流體為主流，副通道內(nèi)的流體為二次流。這些副通道的存在打通了相鄰的主通道，增強了流體擾動。其中液冷板的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)包括二次流通道的數(shù)量
n、通道的寬度
d、通道的角度
α、通道距離
L。
展開 CFdesign在燃料電池（PEMFC）散熱分析中的應(yīng)用
資料地址：http://www.sheenray.com/jswz-30.pdf
資料來源：http://www.sheenray.com/zlxz.html
新能源電池包散熱系統(tǒng)CAE仿真實例
新能源電池包散熱系統(tǒng)CAE仿真實例
前言：
隨著新能源汽車市場推廣程度的逐漸深入，應(yīng)用范圍不斷加大，對電池包散熱系統(tǒng)方案要求也越來越高。通過對電池散熱過程的熱仿真分析，可以預(yù)測電池溫度在放電過程中的變化趨勢，檢驗電池包的散熱性能，為電池箱的設(shè)計提供理論依據(jù)。
目前，市場上主流的熱仿真分析軟件為Flotherm，今天小編將通過一個電池包熱仿真實例，帶您快速了解電池散熱系統(tǒng)仿真分析。
分析中采用的前提和假設(shè)：
導(dǎo)熱率設(shè)置：
注：材料的導(dǎo)熱率設(shè)定，如果是單一材料部件，如外殼等，根據(jù)部件所使用的實際材料的導(dǎo)熱率給定；如果是復(fù)合材料部件或多種材料組合的部件，而在3D模型中是通過簡化模型繪制的，則材料導(dǎo)熱率，按照集總參數(shù)法，根據(jù)經(jīng)驗和理論折算給定當量導(dǎo)熱系數(shù)，如電芯等。
功耗設(shè)置及風(fēng)機選用：
單節(jié)電池的發(fā)熱量按照電流1A和內(nèi)阻50mΩ確定為0.288w，電池為18650，容量2.4Ah；
風(fēng)機統(tǒng)一為最大風(fēng)量15.87m3/h，最大全壓31.33Pa的軸流風(fēng)機，可以根據(jù)具體需求隨時改換。
分析方案：
仿真工作環(huán)境：30℃環(huán)境溫度下放電1小時
分析模型：
放電一小時溫度截面云圖（Z方向）：
放電1小時速度截面云圖（Z方向）：
放電1小時速度截面云圖（Y方向）：
電池放電一小時溫度分布圖1：
電池放電一小時溫度分布圖2：
仿真結(jié)論：
在此散熱方案下，大部分電池的溫度都處在40-45℃的區(qū)間之內(nèi)，少數(shù)散熱條件較好的電池區(qū)域溫度低于40℃。在最高溫度可以接受的條件下，可以通過調(diào)整風(fēng)機的風(fēng)量和擺放來改善溫度的不均衡度。
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展開 (干貨）新能源電池包散熱系統(tǒng)CAE仿真實例
仿真工作環(huán)境：30℃環(huán)境溫度下放電1小時
分析模型：
放電一小時溫度截面云圖（Z方向）
放電1小時速度截面云圖（Z方向）
放電1小時速度截面云圖（Y方向）
電池放電一小時溫度分布圖
電池放電一小時溫度分布圖
仿真結(jié)論
在此散熱方案下，大部分電池的溫度都處在40-45℃的區(qū)間之內(nèi)，少數(shù)散熱條件較好的電池區(qū)域溫度低于40℃。在最高溫度可以接受的條件下，可以通過調(diào)整風(fēng)機的風(fēng)量和擺放來改善溫度的不均衡度。
積鼎流體仿真軟件VirtualFlow: 鋰電池液冷散熱數(shù)值計算
<p>電池包在運作的時候會產(chǎn)生大量的熱，熱會在電池包內(nèi)積累，隨著車輛的使用，電池包內(nèi)的部件會老化損傷，安全隱患極高，如何給電池包散熱就顯得非常重要。本文采用積鼎VirtualFlow對電芯、冷板以及冷卻液進行散熱仿真計算，分析鋰電池模組穩(wěn)態(tài)散熱效果，并與Fluent軟件結(jié)果進行對比，表明VirtualFlow與Fluent計算結(jié)果的溫度偏差控制在3℃以內(nèi)。</p><p><br></p><h1><strong>一、計算域與網(wǎng)格</strong></h1><p>固體計算域包括電芯、母排、正負極、導(dǎo)熱膠以及電池包外殼，流體域為液體冷卻通道。</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/3716d76182524144ac5c6023f53ee1ca.webp" style="text-align: center"><img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/3716d76182524144ac5c6023f53ee1ca.webp"></figure></div><p class="ql-align-center">圖1 流體域示意圖</p><p class="ql-align-center"><br></p><p>本算例中，VIrtualFlow采用笛卡爾網(wǎng)格，只需要如下流體域尺寸和設(shè)置加密區(qū)域，即可自動生成網(wǎng)格。Fluent的網(wǎng)格采用FluentMeshing進行劃分，為多面體網(wǎng)格。
展開 車用鋰離子動力電池風(fēng)冷散熱系統(tǒng)研究進展
來源 | 電源技術(shù)
作者 | 楊朝蓬，張寧，段志宇
單位 | 中國電子科技集團公司第十八研究所
摘要：鋰離子電池作為電動汽車動力電池首選，維持其工作在最佳溫度范圍需要應(yīng)用散熱系統(tǒng)。針對常用的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，闡述了不同類型的特點，綜述了國內(nèi)外在電池內(nèi)部流道、進出風(fēng)口結(jié)構(gòu)、冷卻空氣流體參數(shù)等方面開展的仿真與實驗研究，以及采用優(yōu)化算法和優(yōu)化策略，改善電池內(nèi)部溫度和溫差的優(yōu)化設(shè)計研究。為克服風(fēng)冷散熱系統(tǒng)冷卻效率低及密封性不足的問題，基于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的混合冷卻系統(tǒng)被研究者廣泛提出。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池；風(fēng)冷散熱系統(tǒng)；溫度；溫差；混合冷卻系統(tǒng)
隨著環(huán)境污染與能源緊缺問題加劇，世界各國加大了電動汽車的研發(fā)力度，而動力電池作為電動汽車的動力來源，受到各國政府和主要汽車制造廠商的重點關(guān)注。鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)壽命長、自放電率低、無污染排放等特點，成為目前電動汽車首選的動力電池體系。鋰離子動力電池的性能和壽命在很大程度上與工作溫度有關(guān)，通常最佳工作溫度在 15～40℃，溫差低于 5℃。在充放電過程中電池自身產(chǎn)熱會導(dǎo)致溫度上升，適當?shù)?em>散熱冷卻技術(shù)可以減少溫度對電池組的負面影響，提高動力電池的效率和安全性，降低老化率，延長使用壽命。車用鋰離子動力電池散熱系統(tǒng)冷卻方式主要有：風(fēng)冷、液冷、相變材料(PCM)冷卻、熱管(HP)冷卻等。風(fēng)冷、液冷是應(yīng)用最廣泛的冷卻方式，受技術(shù)水平限制，當前國內(nèi)主要采用風(fēng)冷，有少數(shù)電動車也開始采用系統(tǒng)更為復(fù)雜的液冷，如吉利帝豪 EV、江淮 iEV7S，而國外發(fā)達國家更多采用液冷，如美國特斯拉、雪佛蘭沃藍達。作為新型冷卻方式，相變材料和熱管冷卻還處于研究和小規(guī)模應(yīng)用階段。
展開 CAE在動力電池散熱系統(tǒng)分析中的應(yīng)用
而動力電池作為新能源汽車的核心部件，其使用性能和壽命嚴重影響著其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
面對動力電池產(chǎn)品研發(fā)中所面臨的熱安全問題，使用傳統(tǒng)的熱成像技術(shù)只能采集到電池表面的溫度變化情況，無法全面地獲悉產(chǎn)品完整的熱分布情況，且局限于較簡單的電池組結(jié)構(gòu)。通過使用CAE仿真技術(shù)，可以幫助研發(fā)人員建立虛擬的電池組和散熱通道的三維模型，在此基礎(chǔ)上分析散熱效果并對不同方案進行對比和優(yōu)化，取代了試驗方法，大大提高了設(shè)計效率。
下面以使用Flotherm對動力電池組散熱系統(tǒng)進行仿真分析為例，為電池組的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。
案例背景
對某電池組在25℃環(huán)境溫度下，1C放電一小時進行模擬仿真，分析在電池組散熱系統(tǒng)中，截面溫度分布情況。
展開 自主CAE | 基于PERA SIM的電池液冷散熱仿真分析
摘要：本文通過安世亞太自主開發(fā)的通用流體仿真軟件PERA SIM Fluid對電池液冷散熱進行計算分析。通過這個計算分析，展示PERA SIM Fluid的相關(guān)功能，希望對其他工程師有所幫助。
關(guān)鍵詞：動力電池；散熱；水冷；共軛換熱
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1.引言
動力電池作為現(xiàn)代電動汽車、混合動力汽車等新能源交通工具的核心部件，其重要性不言而喻。它不僅關(guān)系到車輛的性能、續(xù)航里程，更直接關(guān)系到車輛的安全性和可靠性。動力電池是新能源汽車的“心臟”，它為車輛提供源源不斷的動力。隨著新能源汽車市場的不斷擴大，對動力電池的性能要求也越來越高。高能量密度、高功率密度、長壽命、低成本等成為了動力電池研發(fā)的主要方向，而在這些性能要求中，熱管理尤為重要，動力電池在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時有效地散熱，就會導(dǎo)致電池溫度升高，進而影響電池的性能和壽命，甚至可能引發(fā)安全事故。
仿真技術(shù)，作為一種先進的計算機輔助設(shè)計方法，為動力電池的熱設(shè)計提供了強大的支持。通過仿真，設(shè)計師可以在計算機上模擬電池在不同工作條件下的熱行為，預(yù)測電池的溫度分布、熱流密度等關(guān)鍵參數(shù)。這不僅可以幫助設(shè)計師更好地了解電池的熱特性，還可以為電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、散熱設(shè)計提供重要的理論依據(jù)。在動力電池熱設(shè)計的實際應(yīng)用中，仿真技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的成果。例如，通過仿真技術(shù)，設(shè)計師可以優(yōu)化電池的散熱片結(jié)構(gòu)、改進冷卻液的流動方式、調(diào)整電池模塊之間的間距等，從而有效地降低電池的工作溫度，提高電池的性能和壽命。同時，仿真技術(shù)還可以用于評估電池在不同工作環(huán)境下的熱安全性能，為電池的安全使用提供有力保障。
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