某型新能源汽车电池热管理仿真分析
案例概括
本项目是根据某新能源车企的产品设计需求,对锂电池进行的仿真分析,目的是计算不同工况下模组与PACK的温度情况。该项目主要通过自然对流的方式进行散热,计算结果需要与实验测试进行对比。主要计算的工况包括:1C倍率充放电、最高时速放电、低温条件下电池预热与充电等。
项目挑战
1.多尺度的物理仿真需求;
2.复杂的几何模型修复;
3.散热问题中缝隙的处理;
4.模组级锂电池的电芯、导电铜片、隔膜等部件的简化方法;
5.PACK级锂电池的导线、底座、其他设备的简化方式;
6.多尺度计算的网格选择;
7.与实验相符的物理模型选择;
8.瞬态热仿真的时间步长选择;
9.与温度相关的电芯发热功率;
10.接触热阻的给定。
解决方案
本案例首先对模组和PACK进行几何模型的修复与简化,之后针对该模型相对比较规整的特点,划分Cutcell网格。最后通过CFD软件进行仿真求解,求解过程中,与温度相关的发热功率通过UDF代码来实现,自然对流的密度模型采用了不可压缩的理想气体模型。瞬态仿真在流场稳定后采用了较大的时间步长。针对可能出现的缝隙问题,该案例通过工具组合的方式进行缝隙查找与修复,有效避免了缝隙网格过多(或质量太差)的问题。
用户价值
通过该案例的仿真计算,用户进一步了解了使用CFD工具计算锂电池散热的基本步骤,同时也掌握了该仿真技术中几个难点的处理方法,这些,都可以为客户后续开展产品设计的验证工作提供有效的帮助,从而提升锂电池热管理的总体效果。
同时,用户也通过该案例了解到本型号电池模组和PACK在指定工况下的热性能,从而为后续的产品改进与优化提供了重要的数据支撑。研发部热管理李工:CFD软件在仿真新能源电池的过程中,目前属于领先的地位,无论是电芯的分析,还是模组或者PACK的计算,都具备很强的可靠性。锂电池设计属于国家重点支持的创新领域,相信会随着行业的不断发展而越做越好。