甉|热管理仿真分?/font>
利用Hypermesh软g对电(sh)池包PACK建模前处理,划分|格。COMSOL软g对电(sh)池包q行热、固、流三场Q徏立热场仿真分析模型Q最l实C对动力电(sh)池在低温停R加热工况Q常温行车、高温行车等工况甉|包内部电(sh)池温度变化情况仿真,同时实现了对液冷pȝ内部压降和流量均匀性仿真,对冷板结构设计提出合理依据?/font>

?/font>1 PACKpȝ化模?/font>

?/font>2 PACKpȝ化模型爆炸图
通过分析数模的结构组成及(qing)各部件的作用以评估各部分对热pȝ的媄(jing)响,q而决定对部g的保留、简化、还是舍弃。模型简化的原则Q在可能仿真精度的情况下,通过化减网格的数量同时提高|格质量Q提高计效率。如?和图4分别是动力电(sh)池模l简化前后得模型?/font>

?/font>3 化前模型

?/font>4 化后模型
场仿真Q在处理几何模型Ӟ应保留所有管道的内径和液h内流道尺怸变,对管路弯曌Ӏ管道变径、局部弯头等l节特征保留Q水要做到不扭Ԍ弯角q度qxQ同时保证简化后接头装配良好Q对\、接头、冷板的外部可进行适度的简化以减少|格量?/font>
热仿真:(x)模型中的U束、挂耟뀁螺丝螺套、铜排?/font>bms理部g{对热管理系l媄(jing)响较?yu),可舍弃;对于热管理系l媄(jing)响较大的零g几何特征可以适当化,如倒角l构、结构对齐等?/span>
有限元模型修正:(x)有限元模型的刚度矩阵、质量矩c(din)甚至阻矩阵中的元素。这c通过(g)查单元的曲度、扭曲度、最大角、最角、方正性、法U方向等来保证模型的正确性?/font>
Z使动力电(sh)池保持在合理的温度范围内工作Q电(sh)池包必须拥有U学和高效的热管理系l。主要如下几主要功能:(x)
1. 甉|温度的准测量和监控Q?/font>
2. 甉|l温度过高时的有效散热和通风Q?/font>
3. 低温条g下的快速加热,使电(sh)池组能够正常工作Q?/font>
4. 保证甉|l温度场的均匀分布?/font>

?/font>5 热管理系l设计结构图
锂电(sh)?/font>Pack设计中往往?x)借助热流体仿真分析来辅助工程师完成pack热管理系l设计,在热理pȝ设计阶段Q可对Pack、模l或甉|q行热场仿真分析Q根据仿真结果快速地选择出冷却、加热和保温方式Q在冷却子系l设计阶D,可以对Pack、模l或甉|Q带冷却子系l)q行热场和流Z真分析,Ҏ(gu)仿真l果定冷却通道设计、冷却介质、冷却入口温度和量以及(qing)风扇或܇的参数等?/span>
下面案例Z液冷pȝ仿真分析Q在指定工况下运行,甉|pȝ内部?sh)芯的最大温度小?/font>50℃;?sh)芯之间的温差小于等?℃;液冷pȝ的压降小?0kPaQ依据下??sh)芯单体的热数据,计算?c满放的情况下甉|pȝ的热功率?/span>
讄q口两相材料的体U分敎ͼ(x)cooling waterQair=1Q?
讄出口两相材料的体U分?/font>cooling waterQair=0Q?
定义q口质量量|(x)Q?/font>4L/minQ?/span>
从云?/font>6中我们可以看刎ͼ在不?min的时间内Q冷却液充满整个液冷板内腔。同时在道的{弯区有澃涡现象,有优化空间?/span>

?/font>6 冷却液流动云?/font>

?/font>7 1c攄(sh)发热功率
?通过COMSOL仿真软g计算出来的液L(fng)l的压力云图Q从仿真的结果上看,pȝ的压降ؓ(f)1.8kPaQ整个系l采用两q两出的两个q联l构Q流量的均匀性必然满计要求?/font>

?/font>8 为随着旉变化的电(sh)池系l的温度云图
该工冉|拟了新能源汽车在夏天室外环境曝晒一天后Q启动汽车进行高速行驶工况,属于甉|pȝ的高温冷却工况,?/font>10高温冷却?sh)芯温度变化曲线上,分析得?C满放的工冉|Q在冷却pȝ作用下,最高温?0.6℃,?sh)芯间的最大温?.8℃,满热设计目标,在曲U末端出现温升现象,由图7可看出电(sh)芯在攄(sh)末端发热量较大,通过计算Q第Ⅱ阶D는(sh)芯的q_发热量是WⅠ阶段?.8倍,D曲线末端出现温升现象?/span>

?/font>9 高温冷却?sh)芯温度变化云?/span>

?/font>10 高温冷却?sh)芯温度变化曲?/span>
?1为在常温高速行车工는(sh)池温度随着旉变化的温度云图,该工冉|拟了一般常温条件下Q驾驶员在高速上高速行车?/font>
初始环境温度?0℃,当监点最低温度大?8℃开启冷却系l,冷却液单个进口流?L/minQ入口温?2℃。图14为常温行车电(sh)芯监点温度变化曲线QM工况分ؓ(f)两个工作q程Q分别ؓ(f)0-3368S液冷pȝ未开启的WⅠ阶段?369s-3600s液冷pȝ开启的WⅡ阶段?/font>
在第Ⅰ阶D,?sh)芯温度随着攄(sh)q行持箋升高Q在W?368s最低温38℃,温差3.1℃,满pȝ设计目标5℃;在第Ⅱ阶D늚W?369s开始液L(fng)l进行冷_(d)但温度还l箋升高Q一斚w׃热惯性的存在Q另一斚wQ由于电(sh)芯放甉|端发热量倍增Q导致开始冷pȝ后电(sh)芯温度l上升主要因素?/font>
C3548s׃冷却pȝ作用?sh)芯的温度出C降。整个过E最高温?2.7℃,最大温?.2℃,满设计目标?/font>

?/font>11 常温高速行车电(sh)芯温度变化云?/font>

?/font>12常温高速行车电(sh)芯温度变化曲U?/font>
?3为在低温工况甉|pȝ随着旉变化的温度云图,该工冉|拟了新能源汽车在冬季寒冷得季节放|R库一夜后Q启动汽车把甉|加热到能工作温度q进行高速行驶工c(din)?/font>
初始环境温度?20℃,当监点最低温度不于5℃时关闭液冷pȝQ冷却液单个q口量4L/minQ入口温?0℃?/font>
整个仿真q程包括低温加热?c攄(sh)工况Q在低温加热工况下,?sh)芯监测?gu)高温?0.9℃,最大温?℃,液冷pȝ加热速率?.6?minQ?c攄(sh)工况Q检点最高温?0℃,攄(sh)末端温差?.7℃内。温差整体先增大后减,加热拉大?sh)芯温差Q放?sh)过E温差减,主要是由于放?sh)过E中每个?sh)芯发热量一P发热较电(sh)芯底部加热热量更加均匀?/font>

?/font>13低温加热?sh)芯温度变化云?/font>

?/font>14 低温加热?sh)芯温度变化曲?/font>