電熱模型的案例
經緯恒潤熱管理解決方案
? 三電系統熱設計
電芯電熱耦合模型搭建，根據應用場景選擇不同的等效電路，進行電芯充放電特性試驗，擬合獲得等效電路配置參數，搭建電模型。根據電芯實際物理結構、各層材料屬性搭建電芯熱模型。電熱耦合模型可考慮電芯放電倍率、放電深度和溫度對產熱的影響。電芯等效電路模型有NTG等效電路、NTG分布式和NREL等效電路模型，不同的等效電路模型，對應不同的試驗方案。
基于熱電耦合模型，可快速完成各種駕駛循環工況和設計工況下整車電池包熱管理分析，指導電池包散熱方案設計。基于NREL半經驗壽命模型，對整車電池包各電芯健康狀態變化進行評估。根據熱失控過程的模擬，指導散熱方案和熱擴展抑制方案設計。
創建電機電控產熱模型，搭建完整的電機、電控熱流耦合分析模型，根據熱分析溫度場結果，進行散熱方案設計，如電機冷卻水套優化、控制器水冷風冷散熱結構設計優化等。
整車熱管理系統HIL測試
對熱管理系統模型進行實時化，以FMU的形式導入NI、Concurrent、Higale等仿真機，從而實現HIL層級的仿真測試。
應用&案例
經緯恒潤已幫助多家主機廠、零部件供應商，基于模型進行熱管理系統設計、選型優化、多學科集成優化以及零部件級散熱方案設計。
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展開 科普時刻 | 什么是無功功率，如何利用它來創建可靠的電網？
仿真智能逆變器的無功功率應力
匹茲堡大學的研究人員利用多域系統仿真（現包含在Ansys Twin Builder中）開發出電熱模型，以評估智能逆變器的電路和控制算法
當研究人員對逆變器進行建模時，其電氣性能與預期性能相匹配。對比結果證明，這些模型可準確預測逆變器的電氣和熱性能。
研究人員隨后進行了特征研究，以減少對逆變器熱動力學進行物理原型設計的需求，從而顯著節省成本。
此外，仿真還能夠幫助研究人員評估不同的設計配置。通過研究這些配置，研究人員能夠優化逆變器在無功功率性能和設備使用壽命之間的關鍵權衡因素。
相變與液冷相結合的電池熱管理系統溫控性能及優化策略研究
02
成果掠影
近期，中國科學技術大學王青松教授團隊結合實驗和數值模型，為十二個圓柱形鋰離子電池設計了一種結合相變材料和液體冷卻的新型熱管理系統。實驗結果表明，在環境溫度35 ℃下，空白對照系統1 C充電和2 C放電時的最大溫度和溫差分別為57.6 ℃和4.1 ℃，而單液最大溫差為3.6 ℃冷卻。與它們相比，耦合系統的最高溫度僅為44.8℃，最大溫差小于2℃，具有優越的循環性能。此外，提出了電熱模型來研究冷卻劑的冷卻效果，從中控制冷卻劑流量在250 mL/min內是最佳選擇。基于這些結果，通過監測電池組最高溫度和環境溫度，提出了冷卻液流量和入口溫度分級管理的優化策略。這種策略不僅可以在不同的環境溫度下將系統的溫度控制在所需的范圍內，還可以減少液冷不必要的能耗。所提出的系統可擴展以應用于其他類型的電池進行熱管理。通過監測電池組最高溫度和環境溫度，提出冷卻液流量和入口溫度分級管理的優化策略。研究成果以“Investigation on the temperature control performance and optimization strategy of a battery thermal management system combining phase change and liquid cooling”為題發表于《Applied Thermal Engineering》。
展開 高壓MOSFET與IGBT SPICE模型
一般來說，來自半導體公司的模型能否反映真實的電路應用條件？ 嗯…不一定。 即使找到正確的方向，充分并迅速地了解供應商提供的仿真模型是否真實反映既定應用空間內的器件仍然是棘手的問題。
與競爭對手的模型不同，Fairchild的超級結MOSFET和IGBT SPICE模型基于一個物理可擴展模型，適用于整個技術平臺，而非針對每個器件尺寸和型號分別建模的獨立分立式模型庫。模型直接跟蹤布局和制程技術參數（圖1）。可擴展參數允許采用CAD電路設計工具進行設計優化。對于給定應用，最佳設備無法在固定的、分立式設備尺寸或額定值數據庫中找到。因此，設計人員常常束手束腳，不得已地采用次優器件。圖2顯示了一個模型跟蹤超級結MOSFETS的挑戰性縮放CRSS特性并在IGBT中傳遞特性的能力。
以前，SPICE級的功率MOSFET模型是以簡單分立式子電路或性能模型為基礎的。簡單的子電路模型常常過于簡單，不足以捕獲所有器件性能，如IV（電流與電壓）、 CV（電容與電壓）、瞬態和熱性能，且不包含任何器件結構關系和制程參數。電熱性能模型改進了精度，但是，模型與物理設備結構和制程參數之間的關系仍不夠明確。而且，眾所周知，這種性能模型存在速度和聚合問題。這點非常關鍵，設計人員不希望模型在仿真中不能立即收斂或直接發生故障，僅僅是因為某些數字性溢出故障。
Fairchild的新型HV SPICE模型不僅僅是匹配數據表。我們執行了廣泛的設備和電路級別的特性分析來確保模型精度。例如，采用行業標準雙脈沖測試電路來驗證模型的精度，如圖所示。通過實際電路工作條件下的設備操作來驗證模型的電熱精度（圖4），而非僅僅提供數據表冷卻曲線圖。完整的電熱仿真性能帶電熱啟用符號（圖5）允許系統級的電熱優化。
現在，新開發的物理可擴展SPICE模型集成了工藝技術，位于設計流程的最前沿。
展開 
文獻速覽第3期-動力電池熱管理
結果表明，BTMS模型采用混合液冷的PCM方案設計提供了參考。
抽象的： 針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，本文提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結構的電池熱管理系統（BTMS）。通過實驗獲得了電池的開路電壓（OCV）、內阻、開路電壓溫度導數、比熱容和熱導率。對比空冷、PCM冷卻和混合冷卻三種BTMS發現，使用空冷方案時電芯溫度超過工作溫度，而PCM冷卻和混合冷卻方案的混合冷卻可以有效控制電芯最高溫度。混合冷卻（LPCM）方案用于研究液體流速和入口溫度作為變量。當冷卻液流量為0.06 m/s、入口溫度為36 ℃時，電池的最高溫度和最大溫差分別為42.3 ℃和4.3 ℃，LPCM具有最佳的熱管理性能。結果表明，BTMS數值模型可為采用混合液冷的PCM方案設計提供參考。
04
王慶松，王俊杰，梅文欣，等。
相變與液冷相結合的電池熱管理系統溫度控制性能及優化策略研究[J].
應用熱能工程。
總結：團隊結合實驗和數值模型，為十二個圓柱形鋰離子電池設計了一種結合相變材料和液體冷卻的新型熱管理系統。實驗結果表明，在環境溫度35 ℃下，空白對照系統1 C充電和2 C放電時的最大溫度和溫差分別為57.6 ℃和4.1 ℃，而單液最大溫差為3.6 ℃冷卻。與它們相比，耦合系統的最高溫度僅為44.8℃，最大溫差小于2℃，具有優越的循環性能。此外，提出了電熱模型來研究冷卻劑的冷卻效果，從中控制冷卻劑流量在250 mL/min內是最佳選擇。基于這些結果，通過監測電池組最高溫度和環境溫度，提出了冷卻液流量和入口溫度分級管理的優化策略。這種策略不僅可以在不同的環境溫度下將系統的溫度控制在所需的范圍內，還可以減少液冷不必要的能耗。
展開 考慮焊料空洞損傷的IGBT雙向熱網絡模型
關鍵詞 ：絕緣柵雙極型晶體管 ；電熱模型 ；焊料層空洞
0
引言
近年來，電力電子裝置在電動汽車、風力發電、航空航天等領域廣泛應用。而功率器件作為電力電子裝置的核心，由于長時間工作在高溫環境中，其可靠性受到了一定的制約。因此，提高功率器件的可靠性是決定系統能否穩定運行的關鍵。IGBT模塊的封裝級失效類型主要有鍵合線失效和焊料層失效，而焊料層失效主要是由于焊料層中出現空洞和裂紋損傷所致。在模塊封裝過程中，當空氣中的氣泡嵌入環氧材料就會在焊料層產生空洞。盡管新的焊料工藝可以有效地限制焊料層空洞產生，但不能完全消除它 。在IGBT模塊工作中，焊料層承受熱應力也會產生空洞損傷。
Bladimir等人研究了焊料層中實際空洞率與導熱系數關系，并將空洞對焊料層溫度產生的影響進行評估。陳民鈾等人提出了計及焊料層疲勞的IGBT模塊壽命評估， 研究高頻下芯片焊料層與DBC焊料層分別出現老化時對結溫的影響。
展開 經緯恒潤整車熱管理系統研發服務，助力新能源汽車發展
· 高精度熱管理系統仿真模型與三電電熱耦合模型開發與標定，實現快速、穩定、精準的動態工況的仿真優化評估
· 熱管理控制算法開發、虛擬標定與策略/算法優化
· 熱管理系統、動力學系統、控制系統的高精度集成化模型開發與MIL仿真，實現功熱耦合能量管理、整車能量流仿真與能耗優化
· 能量管理系統與底盤系統的數字孿生模型開發，實現云端數據接入、故障檢測診斷、系統預測性維護等功能并結合運行數據完成產品升級和新產品功能/性能分析
· 結合MBSE進行熱管理系統協同研發，實現需求文檔模型化、功能架構接口化，提升子系統工程師間的協作效率，實現需求、設計、仿真、測試全過程數據傳遞和追溯
經緯恒潤在汽車熱管理領域積累了豐富的經驗，結合10余年的汽車熱管理系統研發服務經驗，為數十家主機廠及供應商提供了研發咨詢服務。目前已經為一汽集團、長安汽車、上海泛亞、吉利汽車、江淮汽車、上汽通用五菱、上汽商用車、上汽乘用車、比亞迪、東風技術中心、東風日產、東風裕隆、廣汽、奇瑞等國內外主流客戶提供了熱管理系統研發測試、熱管理控制算法開發、能量管理MIL集成與數字孿生、MBSE熱管理系統協同研發、乘員艙熱舒適方案研發測試等服務并得到客戶廣泛認可。
未來，經緯恒潤將緊跟汽車行業發展大勢，堅持自主創新，努力為國內外客戶提供優質的產品和服務，為新能源汽車發展貢獻自己的一份力量！
展開 鋁電解槽多物理場耦合分析之電熱場耦合計算
因此要先把熱場模型導入ANSYS APDL中進行計算，然后利用ANSYS后處理中的單元表提取焦耳熱，再根據焦耳熱計算出各部件的壓降。
2、溫度場計算結果
電解質和鋁液溫度分布如圖3和圖4所示。電解質和鋁液溫度為950~953℃左右，與實際生產中的電解溫度比較接近。
圖3 電解質溫度
圖4 鋁液溫度
4 結論
本文建立了電解槽全槽電-熱耦合計算模型。模型中考慮了陽極高度的變化，陽極高度分布由換極表確定。模型還考慮了電化學反應吸熱以及陽極炭塊和磷生鐵的接觸壓降等因素，使模型與實際情況更加接近。利用此模型對電解槽的電熱場進行計算，得出了電解槽的溫度分布、壓降分布、散熱量分布等，CAE分析與實際測試結果一致，模型可靠性得到了驗證。
展開 Ansys Innovation大會汽車交通分會場 | 未來汽車 “安全” 之道
#
主題內容
1
設計工程師的仿真工具 Ansys Discovery
2
Fluent Meshing 整車外氣動分析網格劃分流程介紹
3
Automotive shape aerodynamic performance optimization based on Adjoint solution
4
Ansys動力電池整體解決方案
5
中航鋰電熱管理仿真ECM模型應用說明
6
Ansys助力動力電池系統熱仿真效率提升
7
商用車方向機支架斷裂分析及其輕量化設計
8
A Path Towards Including Batteries in Electric or Hybrid Car Crash Simulations with LS-DYNA
9
LS-OPT在車身結構耐撞性開發中的應用
10
LS-DYNA助力高精度整車碰撞仿真
11
使用LS-DYNA對大客車虛擬性能評估的研究
12
純電動汽車電機驅動系統電磁干擾仿真技術研究
13
平臺級復雜電纜系統電磁兼容解決方案Ansys EMA3D Cable
展開 Ansys應用于新能源汽車充電樁行業工程仿真解決方案
- 模塊電熱耦合熱模型
使用Ansys Fluent中的子模型（例如電池等效電路 <ECM>），根據電池模塊中計算得到的熱源仿真溫度場，評估電池模塊的冷卻設計策略。
- 電池熱降階模型
需要為電池或模塊仿真許多不同的瞬態載荷條件。使用完整CFD模型可能會非常耗時，而ROM解決方案則比較有優勢；典型用例是在系統模型中使用這樣的ROM，例如與BMS結合使用；ROM可通過功能模型單元（FMU）導出第三方工具。
- 電池模塊熱濫用模型
仿真模塊中的熱濫用傳播
電池熱分析
- 電池共軛傳熱和電熱耦合
根據電池中已知或計算得到的熱源仿真溫度場，使用Ansys Fluent中的電池等效電路（ECM）進行熱計算，估單個電池的冷卻設計策略。
- 電池熱濫用模型
同時使用Fluent和Twin Builder在耐熱試驗條件下仿真畢奧數小的電池熱濫用，使用TwinBuilder作為模板檢查熱濫用參數集。
結構強度分析
充電樁使用環境的復雜，不同部位的外殼材料有相對應的選材要求，既要達到性能要求，也要經濟適用。
展開 Ansys Innovation大會汽車交通分會場 | 未來汽車 “安全” 之道
#
主題內容
1
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2
Fluent Meshing 整車外氣動分析網格劃分流程介紹
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Ansys動力電池整體解決方案
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中航鋰電熱管理仿真ECM模型應用說明
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商用車方向機支架斷裂分析及其輕量化設計
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使用LS-DYNA對大客車虛擬性能評估的研究
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純電動汽車電機驅動系統電磁干擾仿真技術研究
13
平臺級復雜電纜系統電磁兼容解決方案Ansys EMA3D Cable
展開 
CFD專欄丨電池電芯熱電耦合仿真
ECM模型支持一階和二階，前者具有簡單性的優點（例如參數更少），后者提供更準確的電芯的電壓響應。單電位方法支持圓柱電芯（cylindrical）、方形電芯（prismatic）和軟包電芯（Pouch），而 MSMD 方法目前僅限于軟包電芯。
電池電熱建模需要詳細了解電池中的電化學。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，電化學反過來又反饋到熱和電響應中。然而，詳細電化學在電池包CFD模型中進行模擬時計算量巨大。出于這個原因，開發了MSMD多尺度多維解決方案，在單電芯上結合重要的電化學，并擴展到電池pack級。下圖顯示了AcuSolve求解器的不同規模的電池模型。
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SOC和溫度的函數。這些參數通常可以通過電芯試驗數據的非線性回歸獲取。
展開 精彩不容錯過！| Ansys 2025 全球仿真大會資料現已上線
王欣欣
博格華納（中國）投資有限公司 仿真工程師
多物理場聯合仿真在電機電控系統開發中的應用
黃夫泉
安斯泰莫汽車電子（上海）有限公司 高級研發總監
汽車電子CAN總線的EMC輻射發射仿真與測試擬合
閔爭
酷睿程（北京）科技有限公司 SI/PI/EMC工程師
演講主題
演講人及公司
歡迎致辭
劉乃毅
Ansys工業裝備行業銷售總監
工程機械數字仿真體系建設與思考
郄永軍
三一集團 數字孿生研究院院長
基于場路聯合仿真和材料磁滯模型的電機損耗計算
李巍
同濟大學 副教授/博士生導師
風電齒輪箱仿真分析助力產品設計優化提效探索
蘇彩平
遠景能源有限公司 仿真負責人
使用Maxwell仿真變壓器三相不對稱直流偏磁
黃克捷
南方電網科學研究院有限責任公司 研究員
Ansys結構仿真在電力設備中的應用
胥建文
山東電工電氣集團科學技術研究院有限公司 仿真計算中心負責人/資深專家
電熱耦合模型在變流器散熱仿真中的應用
馮彥博
遠景能源有限公司 熱設計工程師
展開 精彩不容錯過！| Ansys 2025 全球仿真大會資料現已上線
王欣欣
博格華納（中國）投資有限公司 仿真工程師
多物理場聯合仿真在電機電控系統開發中的應用
黃夫泉
安斯泰莫汽車電子（上海）有限公司 高級研發總監
汽車電子CAN總線的EMC輻射發射仿真與測試擬合
閔爭
酷睿程（北京）科技有限公司 SI/PI/EMC工程師
演講主題
演講人及公司
歡迎致辭
劉乃毅
Ansys工業裝備行業銷售總監
工程機械數字仿真體系建設與思考
郄永軍
三一集團 數字孿生研究院院長
基于場路聯合仿真和材料磁滯模型的電機損耗計算
李巍
同濟大學 副教授/博士生導師
風電齒輪箱仿真分析助力產品設計優化提效探索
蘇彩平
遠景能源有限公司 仿真負責人
使用Maxwell仿真變壓器三相不對稱直流偏磁
黃克捷
南方電網科學研究院有限責任公司 研究員
Ansys結構仿真在電力設備中的應用
胥建文
山東電工電氣集團科學技術研究院有限公司 仿真計算中心負責人/資深專家
電熱耦合模型在變流器散熱仿真中的應用
馮彥博
遠景能源有限公司 熱設計工程師
展開 Ansys 2025 全球仿真大會 - 分會場嘉賓陣容揭曉
黃夫泉 | 安斯泰莫汽車電子（上海）有限公司 高級研發總監
演講主題：多物理場聯合仿真在電機電控系統開發中的應用
閔爭 | 酷睿程（北京）科技有限公司 SI/PI/EMC工程師
演講主題：汽車電子CAN總線的EMC輻射發射仿真與測試擬合
行業分會場四：工業裝備
劉乃毅 | Ansys工業裝備行業銷售總監
演講主題：歡迎致辭
郄永軍 | 三一集團 數字孿生研究院院長
演講主題：工程機械數字仿真體系建設與思考
李巍 | 同濟大學 副教授/博士生導師
演講主題：基于場路聯合仿真和材料磁滯模型的電機損耗計算
蘇彩平 | 遠景能源有限公司 仿真負責人
演講主題：風電齒輪箱仿真分析助力產品設計優化提效探索
黃克捷 | 南方電網科學研究院有限責任公司 研究員
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胥建文 | 山東電工電氣集團科學技術研究有限公司 仿真計算中心負責人/資深專家
演講主題：Ansys結構仿真在電力設備中的應用
馮彥博 | 遠景能源有限公司 熱設計工程師
演講主題：電熱耦合模型在變流器散熱仿真中的應用
趙魯 | 中國科學院電工研究所研究員
演講主題：高速磁浮牽引控制系統多物理場協同仿真技術研究
張家銘 | 日立能源（中國）有限公司研發工程師
演講主題：基于TwinAI及optiSLang的干式變壓器溫升預測模型優化
展開 