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基于Flotherm的電池包熱仿真分析

有限元: 2020-12-14 15:57:47 閱讀數(shù): 3208 分享到:

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,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冷熱仿真案例,看看該如何進行電池包熱仿真。


分析中采用的前提和假設(shè)


電導(dǎo)率的設(shè)置

電導(dǎo)率的設(shè)置: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。



電池包溫度監(jiān)控點位置



工況設(shè)置

40℃環(huán)境下快充充滿高速:1C恒流恒壓充電,0.87C放空(100公里時速)


功耗設(shè)置


功耗隨時間變化曲線圖


溫度曲線(40℃環(huán)境溫度)



各監(jiān)控點溫度隨時間變化曲線,充電時最高溫度約為48.6℃,充電結(jié)束溫度最高值約為45.9℃,放電峰值最高溫度為52℃,放電結(jié)束最高溫度約為52℃。放電30分鐘時溫度為48.6℃。


放電終了溫度截面云圖(Y方向)


放電終了溫度截面云圖(Z方向)



單一模組(模組5)放電終了溫度分布


風流粒子圖



利用Flotherm仿真軟件,通過對電池包的熱仿真分析,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,為電池包的設(shè)計提供理論依據(jù)。

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