液冷電池包的案例
液冷電池包熱管理-基于star-ccm+＆Ａmesim聯合仿真
以某車用鋰離子電池組為研究對 象 ，主 要研究了爬坡工況、９０ｋｍ／ｈ勻速工況和 ＮＥＤＣ三種 工況下動力電池組的溫升情況。利用ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋ 和Ａｍｅｓｉｍ 軟件聯合對液冷電池包進行熱管理仿真，分析流場和溫度場的分布情況，預測綜合工況下電池包模組的最高溫度和模組間溫差分布，并通過熱管理試驗驗證三種工況下試驗結果與仿真結果是否吻合 ，以提高仿真精度。
動力電池包內熱量的累積不僅影響電池的使用效率及使用壽命，同時易造成動力電池系統故障并引發安全事故［，因此準確預測電池包內溫度分布，并對溫度場進行分析具有重要意義。動力電池包熱管理系統設計中，通常結合仿真來預測電池包的溫度分布、冷卻系統的流量分配和壓力分布等，從而預測熱管理系統的性能。仿真一般分為３Ｄ仿真和１Ｄ仿真，３Ｄ仿真可用于電池包液冷板流場和壓力場的仿真，以及模組溫度場的仿真，以獲得流場和溫度場的細節，但３Ｄ仿真軟件計算瞬態工況耗時較長，不便或無法用于系統級別仿真以及控制策略仿真；１Ｄ仿真從系統角度出發，模型從電池包擴展至包含整個冷卻／加熱系統外部環路等，由于建模中對各相應部件進行了簡化，在對系統性能進行仿真的時候，能大大提高仿真速度，通常用于系統級別的瞬態循環工況仿真和制定電池包熱管理控制策略等。
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展開 STAR-CCM+&Amesim聯合仿真的液冷電池包熱管理
同時本人也在技術鄰平臺更新新能源動力電池熱管理仿真和設計課程如下
1、 基于starccm+在動力電池熱管理仿真技術應用、
2、新能源汽車PACK熱流體仿真進階20講
3、新能源動力電池熱管理設計入門到進階23講
4、 Hypermesh網格劃分-精講進階視頻教程
5、有限元分析ANSA19.0視頻教程零基礎入門到精通50講
6、Hypermesh軟件CAE流體網格劃分CFD前處理
電池熱管理仿真流程及前處理技術
再來看看流體域部分,液冷電池包主要通過冷卻液進行熱交換，所以此處流體域部門是指水冷板內的水流道（包內空氣處理方法將在以后章節講解），前處理需要注意的是盡可能保留內部流道特征，特別是變徑，彎頭等一些局部阻力較大的區域，而盡量簡化管路外部特征，比如快插接頭，溫度傳感器等一些不直接參與換熱的元件，這樣能減少些網格量。
雖然現在EV的電池包電量越來越多，電池包也越做越大，但多數采用模塊化設計，包內的熱管理系統也是如此，如下圖冷卻架構，8塊水冷板采用4P2S的方式連接在一起，而這8塊水冷板內部流道是相同的設計，所以前處理相對來說簡單。方案設計前期更是可以只做流體域CFD仿真計算單板流量，后期可以以分支為單位優化水板流道設計，大大提高計算效率。
總體來說，前處理還是模組的難度大一點，需要保留哪些簡化哪些部件斟酌的點多一些。但也不是絕對，關鍵是看研究問題的關注點在哪，需要保留哪些和簡化哪些都可以靈活處理。
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展開 電池熱管理仿真（三）：三維仿真邊界條件和算法
前面兩篇文章講解了前處理的要點以及如何將電池包模型網格化，今天的文章主要是來講講如何根據整車工況對電池包三維熱仿真施加邊界條件及初始條件，以及簡單介紹下電池包熱管理算法的選擇。
一. 邊界條件
現如今的新能源車，EV或者是PHEV，大部分將電池包固定在車身底部，與整車的接口主要是高壓線束接口與水冷系統的進出口（若是液冷），另外與包外空氣域直接或間接接觸，并且還會或多或少的受到熱輻射的影響，所以電池的三個主要邊界條件：
（1）進出口水溫與流速；
（2）電池包功率需求；
（3）周圍環境的影響。
圖1：電池包車身位置
（1）：進出口水溫與流速
液冷電池包的冷源可以說是來自壓縮機，通過Chiller進行冷媒與冷卻液的熱交換，將熱量帶走，一般進口水溫可以低到15℃~25℃，而流速是水泵的作用，一般系統設計目標最高在12L/min~16L/min這個區間。
圖2：典型液冷電池熱管理架構
（2）：功率需求
工程中，衡量一個設計方案的好壞，肯定是在一定的工況下評估的。工況的選取很有講究，選擇過于嚴苛的工況，容易過設計，相反，會達不到整車的性能要求。電池熱管理工況一般選擇快充，急加急減，最高車速或爬坡等一系列極限工況來綜合評估電池包冷卻效果。而工況一般是車速map，工程師需要將車速轉換成電池包功率需求，再計算成電池的發熱量。筆者認為這是仿真計算仿真中的一大難點，因為電池本身的發熱量或者說電池內阻會隨SOC、溫度、電流大小和電池SOH狀態等變化而變化，要在三維仿真中將這些因素一起考慮會帶來很大的計算量,所以一般只能做近似計算。
展開 
新能源電池儲能，風冷和液冷哪個將有望成為未來主流儲能溫控形式？【內附視頻課程】
課程針對工程應用、采用的風冷電池簇、液冷電池簇作為課程仿真演示對象，一方面會對風冷/液冷單個電池包模型簡化方法、網格劃分、仿真模型建立、工況計算依據、工況評價標準進行詳細的講解，另外方面是對儲能熱管理設計和關鍵零部件選項設計進行詳細講解。
通過對本課程的學習，盡管您是一位剛剛畢業的仿真小白，也可以通過本課程完成熱管理設計方法和熱管理仿真方法的入門到進階，讓您全方位成為一位真正的熱管理工程師，且學習完本課程后可以達到獨立承擔項目水平！
課程圍繞電池熱管理基本知識、儲能液冷和風冷熱管理設計方法、電池包幾何前處理、電池包網格劃分、仿真求解和熱管理仿真分析等方向展開講解，分為12大章節45講，一共77個技術點帶你全方位掌握新能源電池儲能熱管理仿真和結構設計～
二、課程評論
level水平線老師課程的專業度和實操性是有目共睹的，老師的課程在技術鄰平臺飽受好評，老師研發的【新能源電池熱管理】系列課程已幫助上千位同學熟練掌握電池熱管理仿真技能，并成功拿到心儀offer。
一文看懂「電池熱管理工程師」的進階路！月薪3W-6W不是夢～
https://www.yqgqt.org.cn/post/1947148
三、本課程學習要點
學習軟件SCDM
運用學習的SCDM技能，簡化電池包
學習軟件Starccm+
（建議版本Simcenter STAR-CCM+ 2021.3 (16.06.008-R8)）
學習電池的基礎知識，包括電芯的基本參數學習，溫度對電芯影響
學習課程基礎知識，傳熱學 和流體力學。
展開 基于Star-CCM+液冷電池熱管理仿真
電池的最高溫度35.1℃
系統壓降35.1pa
流道出口溫度25.8℃
更多考慮點：
上文動力電池熱管理仿真為粗略的仿真方法，模型還是比較小，需要處理和注意的細節相對較小，仿真的方法還需進一步的優化，本次仿真未考慮，熱阻、隨時間變化發熱功率，導電排，極柱的歐姆熱、隨溫度變化的材料參數等等因素。
動力電池液冷系統(VOF)流動狀態模擬 ￥20
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本次操作采用的軟件如下：前處理軟件為SCDM抽取流體，導入starccm+求解。
將x_t 文件導入SCDM里面，然后抽取液冷板內部流體體積。
2.流體抽取成功后如下圖顯示：
3.另存為fluid.x_t 或者是step的格式。
4.打開starccm+軟件，新建一個.star文件，一般核數根據自己的電腦性能來選擇，設置核數越大計算越快。
5.打開剛剛保存的fluid.x_t文件，導入之后檢查模型。
6.對導入之后的模型進行合并曲面操作Geometry——Parts——fluid——surfaces——按住shift選擇所有的表面——右鍵——選擇combine——合并為一個面。
7.合并了所有的面以后，需要對模型進行破面壓印檢查。
選擇Execute ALL，執行。
檢查確保沒有穿刺面和破面，然后點擊左下角的close關閉表面修復界面
8.分離出進口（inlet）和出口（outlet）的表面Geometry——Parts——fluid——surfaces——fluid——split by patch，從合并的流體表面中分離出進口和出口的面。
利用同樣的方法，分離出出口區域表面outlet1和outlet2
分離完成后，如下圖所示，會有四個表面，整體流道，進口，兩個出口表面。
9.將parts下面的surface分配給regions，設置流道邊界條件Geometry——Parts——fluid——右鍵——Assign Parts to regions。
在上面的設置中，選擇為每個part創建一個區域，為每一個part的表面創造一個邊界，選擇好后，點擊apply
展開 動力電池液冷系統仿真流程（下）
圖12 液冷系統P-Q曲線
4.4.2 流量均勻性
借助流場分析仿真得出各回路流量值，判斷各回路流量分配均勻性，流量比的偏差值是否控制在設計目標范圍內。
圖13 各回
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展開 電動汽車電池熱管理風冷與液冷
鋰離子電池包熱管理的要求是根據鋰離子電池發熱機理,合理設計電池包結構,選擇合適的熱管理方式,合理設計熱管理策略,保證電池包內各個單體電池工作在合理溫度范圍內的同時盡量維持包內各個電池及電池模塊間的溫度均勻性。
動力蓄電池熱管理系統(BTMS,Battery Thermal Management System)對純電動汽車在各種環境下的動力性有至關重要的影響。通過研究分析鋰離子電池產熱原理,BTMS傳熱冷卻方式,及風冷散熱和液冷散熱方案的比較,說明液冷散熱效果好于風冷,液冷散熱將是未來適合復雜工況的大功率鋰離子動力電池熱管理的重要研究方向。
動力蓄電池作為純電動汽車的動力來源,是提高整車性能和降低成本的關鍵一環,其溫度特性直接影響電動車的性能、壽命和耐久性。鋰離子電池因比能大、循環壽命長、自放電率低、允許工作溫度范圍寬、低溫效應好等優點是電動車目前首選的動力電池。鋰離子電池包熱管理的要求是根據鋰離子電池發熱機理,合理設計電池包結構,選擇合適的熱管理方式,合理設計熱管理策略,保證電池包內各個單體電池工作在合理溫度范圍內的同時盡量維持包內各個電池及電池模塊間的溫度均勻性。由于電池組中單體電池是互相串聯的,任何一只電池性能下降都會影響電池組的整體表現。溫差為5℃、10℃、15℃時,相同充電條件下電池組的荷電態分別下降10%、15%、20%。
鋰離子電池熱特性
電池在充放電過程中都會發生一系列化學反應,從而產生熱反應。鋰離子動力電池的主要產熱反應包括:電解液分解、正極分解、負極與電解液的反應、負極與粘合劑的反應和固體電解質界面膜的分解。此外,由于電池內阻的存在,電流通過時,會產生部分熱量。低溫時鋰離子電池主要以電阻產生的焦耳熱為主,這些放熱反應是導致電池不安全的因素。電解液的熱安全性也直接影響著整個鋰電池的電池動力體系的安全性能。
展開 動力電池液冷系統仿真流程（上）
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線下培訓 | Simufact & Cradle CFD & Digimat培訓火熱報名中！從理論到實踐，帶你解鎖新技能
培訓目標：
?了解電子散熱基礎理論知識
?了解CFD仿真流程及規范，包括計算域建立原則、網格密度分布、零部件簡化原則、邊界條件設置、收斂準則等
?了解電子散熱中所遇現象的分析方法：對流、輻射、焦耳熱、Gerber數據應用，PCB板/電池包的快速熱仿真、熱路徑分析等
?能采用scSTREAM完成電子散熱的CFD分析
?基于scSTREAM可完成快速液冷電池包分析
培訓費用：培訓免費，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢：蔣老師 13279224546
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培訓日程：
培訓時間：7月10日-11日
培訓地點：北京市朝陽區天澤路16號院潤世中心2號樓B座12層
適用人群：航空、航天、船舶等結構分析工程師、工藝分析工程師以及感興趣的其他專業人士。
培訓目標：
本次培訓主要包含Digimat軟件功能和工程應用、多尺度分析理論以及Digimat的軟件功能實現（含案例操作）這兩部分內容。 基于上述培訓內容，讓學員建立起CFRP材料體系常用多尺度分析的能力，為相關領域的深入應用提供基礎。
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培訓報名：
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展開 
淺析電動汽車電池PACK液冷系統性能與測試
結束語除了以上性能外，依據材料要求還有拉伸強度?屈服強度?外部腐蝕性?壓降測試等?這些要求綜合是為了保證液冷系統密封性能，即保證對電池PACK的冷卻性能，又不會再突發情況下因漏液而危及電池PACK。
五菱首款液冷技術電池正式下線
五菱紅1號電池是同級首個采用液冷技術的商用車電池，更好適配新時代下商用車用戶需求。
該電池采用MUST超輕薄結構技術，厚度僅為148mm，是業內最薄的商用車電池，更大程度為貨箱載貨空間讓利，將在安全、體驗和性能上，引領新能源商用車行業轉型。
目前五菱紅1號電池已正式量產下線，并將在五菱即將新推出的新能源商用車上首發搭載。
LG電池XITONG 液冷系統模組解析
LG作為電池系統方面的專家，尤其獨到的設計理念，下面展示一些設計方案。
以下這個圖比較清晰，模組設計上其實兼容了兩種形狀。
采用液冷方案的電池系統
相比較而言，Ford和LG在Focus EV上做了些許的改進，組合要是冷卻管和散熱方式上有些變化，主體結構有些許差異。
實物圖
下圖是相應的管道接口，復雜程度不言而喻，而且人家可以保證密封以及防泄漏能力。
下圖是LG 近幾年為OEM準備的電池系統，不乏沃爾沃，通用等一線大品牌。
更多精彩優質內容，請關注公眾號：電池系統設計與開發
鋰離子電池組液冷測試系統的數值-實驗方法設計
鋰離子電池（LIB）由于具有高能量容量、低自放電率和無記憶效應等優點，被廣泛用作電動汽車的儲能系統。然而，溫度嚴重影響鋰離子電池的容量和壽命。較低的溫度可能導致電池退化，而較高的溫度可能引發熱失控，從而造成安全隱患。
當前，對BTMS的研究根據冷卻方式主要分為風冷、液冷、相變材料（PCM）冷卻等三大類。風冷具有結構簡單、易于封裝、維護成本低、能耗低等特點。雖然提供相對較低的熱交換能力，但該冷卻系統在 LIB 系統中得到了很好的采用，對在較高電流速率下進行快速充電和放電操作的要求不高。液冷式一般傳熱系數較高，溫度分布均勻，根據電池表面是否與傳熱流體直接接觸，液冷方式一般分為直接接觸式和間接接觸式液冷。與間接接觸冷卻相比，直接接觸液體冷卻使用介電流體有效地去除電池熱量，具有很大的緊湊性和高冷卻速率，但在商業應用中可能不實用。另一方面，間接接觸冷卻更容易實施，并且使用較低粘度的流體以減少泵功率需求，并且已被廣泛采用和研究，具有液體冷板（LCP），波浪管和熱管。PCM 冷卻本身是一種被動熱管理類型，具有運行成本較低和溫度均勻性較高的優點。PCM 冷卻使用大量潛熱，這些潛熱可以存儲在材料中以維持電池溫度，并能夠降低 LIB 電池組的最高溫度和溫差。然而，純PCM由于導熱系數較低，容易產生過多的熱量積累，從而大大增加了熱系統的重量。將泡沫金屬和翅片應用于 PCM 被動冷卻中，以增強 PCM 的傳熱，證明 PCM、泡沫金屬和翅片的組合可以有效提高 LIB 的熱性能并將溫度保持在較低水平。在 PCM 壁上耦合了石墨烯增強的高導熱金屬隔板，該系統可以有效地將 4C 充電期間的最高溫度限制在 55°C 以下。
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