電池包CFD仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-01-10
電池包CFD仿真的視頻教程
HyperWorks CFD仿真案例：電池包冷卻分析
（課程相關(guān)文件見附件） Altair 官方微信平臺 最新、最及時的活動和培訓(xùn)訊息；全原創(chuàng)干貨技術(shù)專題；前沿解決方案分享 欲了解更多信息，歡迎訪問： www.altair.com.cn
免費 30分鐘 55播放
查看
電池包解決方案Altair系列研討會之電池包結(jié)構(gòu)建模與仿真
電池包解決方案Altair系列研討會之電池包結(jié)構(gòu)建模與仿真 1.二次開發(fā)助力電池包建模提效； 2.電池包剛強度、振動、沖擊仿真； 3.電池包結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
免費 1小時28分鐘 82播放
查看
動力電池熱管理CFD仿真進階25講-SCDM和STAR-CCM+在動力電池熱仿真應(yīng)用
2、ANSYS-SCDM在動力電池仿真前處理基本操作和技巧經(jīng)驗（電池熱仿真前處理簡化的原則） 3、掌握基于Star-ccm+在動力電池CFD仿真分析中分析流程和電池行業(yè)中仿真經(jīng)驗 4、掌握新能源汽車行業(yè)仿真工況標(biāo)準(zhǔn)；如低溫加熱+高速行駛、常溫行車、高溫行車等，熟悉新能源汽車在不同工況下電池溫度變化情況以及對動力電池熱管理技術(shù)設(shè)計行業(yè)評估標(biāo)準(zhǔn)。
￥600 16小時59分鐘 37683播放
查看
電池包CFD仿真的實例教程
電池包CFD仿真
圓柱電池（cylindrical cell）技術(shù)成熟，成本低，單體一致性較好，在新能源車中得到廣泛應(yīng)用。最具代表性的車型，特斯拉 Model3，總共有 4416 顆 21700 型圓柱電池單體。
Model3 的電池包拆解圖
圓柱電芯單體是由多層材料組成，每個電芯在半徑方向和高度方向?qū)嵝阅懿顒e較大。在電池包熱仿真模型中，不太可能對單個電芯進行詳細建模，通常簡化為均勻的固體，要求定義各向異性的熱屬性。如果手動來定義，那么數(shù)百個電芯都要創(chuàng)建各自的圓柱坐標(biāo)系 (RTZ)，頗為麻煩。
圓柱電芯拆解圖
使用 SimLab 實現(xiàn)
圓柱電芯的熱屬性批量定義
在 Altair SimLab? 中不僅可以處理復(fù)雜的裝配體 CFD 網(wǎng)格，而且可以利用 Python 腳本輕松實現(xiàn)圓柱電芯的熱屬性批量定義。
展開 電池電熱建模需要詳細了解電池中的電化學(xué)。例如，溫度和集電器電勢的任何空間不均勻性都會顯著影響電化學(xué)，電化學(xué)反過來又反饋到熱和電響應(yīng)中。然而，詳細電化學(xué)在電池包CFD模型中進行模擬時計算量巨大。出于這個原因，開發(fā)了MSMD多尺度多維解決方案，在單電芯上結(jié)合重要的電化學(xué)，并擴展到電池pack級。下圖顯示了AcuSolve求解器的不同規(guī)模的電池模型。
等效電路模型
在等效電路模型（ECM）中，電池的電行為由電路模擬。例如在二階ECM模型中，電路由三個電阻和兩個電容組成，如圖所示。
電壓-電流關(guān)系可以通過求解以下一組電路方程來獲得。其中：QAh代表電池的容量，V和I分別是電壓和電流。開路電壓Vocv、電阻Rs/R1/R2和電容C1/C2是荷電狀態(tài)SOC和溫度的函數(shù)。這些參數(shù)通常可以通過電芯試驗數(shù)據(jù)的非線性回歸獲取。
ECM模型中的上述參數(shù)用于Bernardi方程，以計算歐姆熱的產(chǎn)生（焦耳熱效應(yīng)）和熵體積熱的產(chǎn)生（電芯的電化學(xué)反應(yīng)）。dU/dT項代表開路電壓隨溫度的變化。
下面通過一個簡單的圓柱電芯模型演示電熱耦合分析過程。
展開 設(shè)計最佳
液冷電池組
Cradle CFD
總部位于班加羅爾的 Sienna ECAD 公司成立于1997 年，是該國十分先進的印刷電路板（PCB）分析/設(shè)計工程公司之一。作為阿瓦隆集團旗下的一家公司，Sienna ECAD 還從事印刷電路板設(shè)計工程、系統(tǒng)集成以及塑料、變壓器、磁性元件、電纜和線束的功能測試。
研究小組需要研究液冷電池的功能，以優(yōu)化冷卻效果。冷卻通道中的流量失衡會造成流動不均勻，從而導(dǎo)致冷卻不均勻，這會導(dǎo)致冷卻套中的傳熱不均勻。此外，考慮到冷卻劑特性對流動機制和傳熱效果的影響，研究小組還熱衷于研究不同冷卻劑對冷卻套中的流動和熱混合的影響。
研究小組決定對雙層電池組的冷卻水套出入口進行逆流和平流兩種不同配置的研究，除此之外他們還研究了冷卻回路中冷卻劑的流速。
01
設(shè)計最佳冷液電池
使用 Cradle ScFLOW，我們團隊成功確定了符合電池組仿真速度、準(zhǔn)確性和詳細程度要求的正確數(shù)學(xué)模型。并且我們能夠設(shè)計出具有最佳的冷卻劑、最優(yōu)流量配置和最佳流速的最佳電池組。
-Savita R Ganjigatti,
工程副總裁, Sienna Ecad Technologies, An Avalon group company
Sienna ECAD 團隊使用 Cradle CFD 軟件的最新電池冷卻數(shù)學(xué)模型，對兩種不同的水套配置進行了模擬，以便在最短時間內(nèi)得出最準(zhǔn)確的結(jié)果。研究小組比較了兩種不同冷卻劑的冷卻性能。第一種冷卻劑是乙二醇和水的混合物，第二種冷卻劑僅為水。
展開 在國家節(jié)能環(huán)保的號召下，電動汽車越來越普及，廠商們在電池包的設(shè)計上下足了功夫，而電池包熱管理對性能和安全更是起著決定性的作用。
電池的熱管理是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是通過冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍。電池熱管理系統(tǒng)的功能主要包括：
1）電池溫度的準(zhǔn)確測量和監(jiān)控；
2）有效的散熱和降溫功能；
3）低溫條件下的快速加熱，使得電池系統(tǒng)處于正常運行的溫度范圍；
4）保證電池組溫度的均勻分布，降低單體電池溫度差異性。
熱管理系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)是根據(jù)整車典型的運行工況和鋰離子電池的發(fā)熱功率，選擇合適的熱管理方式，基于電池的溫度特性合理設(shè)計熱管理策略，保證電池包內(nèi)各個電池都工作在合理溫度范圍內(nèi)，同時盡量維持電池包內(nèi)各個電池及電池模組之間的溫度均勻性。
在多種條件限制下，平衡協(xié)調(diào)電池包各性能指標(biāo)，尋求更優(yōu)的電池包熱設(shè)計，對電池包進行熱仿真分析必不可少。
下面就為大家介紹一個強迫風(fēng)冷熱仿真案例，看看該如何進行電池包熱仿真。
展開 
電池包CFD仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
電池包CFD仿真的最新內(nèi)容
一、背景介紹
動力電池系統(tǒng)上包含了許多密封結(jié)構(gòu)，在雨季車輛過積水路面或者電池包熱失控氣體膨脹時均可能導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)失效帶來安全風(fēng)險，已成為電池包密封結(jié)構(gòu)面臨的嚴(yán)峻問題。
Ls-dyna是一款以顯示動力學(xué)分析為主的數(shù)值模擬軟件，該軟件內(nèi)置了多種材料本構(gòu)，對于不同工程應(yīng)用場景均提供了豐富的解決方案。
二、解決方案
基于Ls-dyna密封圈壓縮仿真通過輸出密封圈壓縮率可以有效識別評估電池包密封結(jié)構(gòu)是否有失效風(fēng)險
電池包密封圈
電池包的設(shè)計要求具有電氣設(shè)備外殼的IP67防水防塵護等級要求，其密封設(shè)計格外重要。 對于自然風(fēng)冷散熱的電池包，電池箱必須是完全密封的，在箱體或者箱蓋上設(shè)有透氣不透水平衡閥，起到平衡內(nèi)外壓力、防爆的作用； 對于靠強制風(fēng)冷的電池包，除了通風(fēng)孔處，其余位置不允許發(fā)生泄露；電池箱的上下蓋必須加密封圈、電氣件接插口和進出口風(fēng)道的位置必須加密封墊。
目前市面上的電池包中
一、背景
動力電池系統(tǒng)上包含了許多密封結(jié)構(gòu)，在雨季車輛過積水路面或者電池包熱失控氣體膨脹時均可能導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)失效帶來安全風(fēng)險，已成為電池包密封結(jié)構(gòu)面臨的嚴(yán)峻問題。
二、解決方案
基于Ls-dyna密封圈壓縮仿真通過輸出密封圈壓縮率可以有效識別評估電池包密封結(jié)構(gòu)是否有失效風(fēng)險。
三、仿真思路簡述
1）密封圈壓縮仿真需要考慮密封螺栓預(yù)緊過程，基于Ls-dyna的動態(tài)松弛關(guān)鍵字實現(xiàn)這一過程
電池包作為新能源汽車的核心部件，在車輛行駛過程中會頻繁經(jīng)歷涉水沖擊場景，因此發(fā)生水流侵入電池包內(nèi)部，造成絕緣故障帶來安全隱患的風(fēng)險較大。主要有兩種失效形式：1、塑料件電池包密封蓋受水沖擊發(fā)生變形甚至破裂失效；2、電池包密封結(jié)構(gòu)受水沖擊滲水失效。對于上述的失效形式一，基于LSDYNA ALE算法開發(fā)了一種電池包涉水沖擊雙向流固耦合仿真方法，可用于評估電池包涉水沖擊場景中水的流動狀態(tài)及密封蓋應(yīng)力狀態(tài)
汽車電動化、智能化、綠色化發(fā)展已成為全球各國應(yīng)對氣候變化、實現(xiàn)低碳發(fā)展的共同選擇。在此背景下，新能源汽車持續(xù)高速發(fā)展。電池包作為新能源汽車的“心臟”，是其主要動力來源，直接影響車輛的續(xù)航里程與行駛安全。電池包結(jié)構(gòu)的安全可靠性對新能源汽車至關(guān)重要，同時也是衡量新能源汽車產(chǎn)品競爭力的重要指標(biāo)之一。
圖1 新能源汽車電池包結(jié)構(gòu)示意圖
汽車在路面行駛時，會遭遇到較為復(fù)雜的路面工況，比如顛簸路
設(shè)計最佳
液冷電池組
Cradle CFD
總部位于班加羅爾的 Sienna ECAD 公司成立于1997 年，是該國十分先進的印刷電路板（PCB）分析/設(shè)計工程公司之一。作為阿瓦隆集團旗下的一家公司，Sienna ECAD 還從事印刷電路板設(shè)計工程、系統(tǒng)集成以及塑料、變壓器、磁性元件、電纜和線束的功能測試。
研究小組需要研究液冷電池的功能，以優(yōu)化冷卻效果。冷卻通道中的流量失衡會造成流動不均勻
獲取完整版資料
目前動力電池開發(fā)中面臨的問題：
? 性能(能量密度及功率密度)
? 耐用性和使用壽命(考慮在不同環(huán)境和使用周期)
? 安全性(考慮惡劣環(huán)境)
? 費用成本
? 復(fù)雜的多尺度、多物理場系統(tǒng)
? 快速發(fā)展的材料和設(shè)計理念
? 現(xiàn)有軟件工具局限性
目錄
1. 動力電池開發(fā)中面臨的問題
2. 新能源電池結(jié)構(gòu)仿真類別
<p>新國標(biāo)GB38083-2022（<span style="color: rgb(4, 4, 4);">代替GB/T 31467.3-2015</span>）中對新能源電池pack的結(jié)構(gòu)強度進行了強制性的要求。在設(shè)計階段，各主機廠都將電池pack需通過國標(biāo)強度仿真（包括擠壓、隨機振動、沖擊和模擬碰撞等工況）作為必要條件。本腳本針對abaqus求解器開發(fā)，可一鍵完成電池pack國標(biāo)要求工況邊界條件的設(shè)置
車載動力電池包在電動汽車行駛過程中承受著振動載荷的持續(xù)作用，因此振動試驗是電池包可靠性試驗中的重要部分。動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發(fā)生失效的情況下，尤其是當(dāng)一些關(guān)鍵部件或結(jié)構(gòu)失效（例如出現(xiàn)松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發(fā)生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關(guān)部件的加速損壞，導(dǎo)致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發(fā)電池性能衰減，管理系統(tǒng)失效
摘要：由于傳統(tǒng)車用渦輪增壓器葉輪的效率、流量以及壓比等各項性能無法滿足設(shè)計要求
