一、写在前面

对于一位热设计工程师来说，我更加关注极狐阿尔法S全系列采用智能恒温三元锂离子电池包，电池容量为93.6kWh，NEDC续航里程有三个版本，分别是525km、603km和708km。其中阿尔法S的交流慢充充满需要1.5个小时，20kW交流慢充充满需要7个小时，而华为快充技术支持的直流快充充电10分钟，可以增加续航197公里，15分钟可充入整车一半的电量。此外该车还支持无线充电，官方称充电效率可以突破92%。笔者情不自禁的为华为快充技术点赞。

在享受快充给我们带来的方便同时，我们还应该关注电池包的散热问题。快充无非是使用更大的功率给电池进行充电，电池的散热也就承受着更大的压力，而快充时间较短，这就需要我们对电池包进行一个瞬态的仿真分析，才能更加清晰的了解一个快充流程是否会引起电池包过热的问题。下面我们将以一个简单案例了解一下如何使用Flotherm进行瞬态仿真分析（注意：点击文尾的“好看“”和点“赞”，并分享到朋友圈截图2小时后，发送到仿真秀App公众号后台，我赠送你本文资料和模型一份）。

二、电芯的Flotherm瞬态仿真

我们了解到电芯的直流内阻是随不同SOC不断变化的，并且在充电和放电以及不同的电流大小时，直流内阻都不一样，意味着电芯的功率是随时间不断变化的。

当我们需要进行瞬态分析时，我们需要去减小仿真分析带来的误差，设置正确的功率随时间变化的曲线是一个有效的路径。当然，瞬态分析时，影响我们仿真的结果较多，包括所有材料的导热系数，比热容，密度，以及模型的精准度。

• (1)采用理论办法，通过对电芯各组分材料(已知比热容)进行质量加权平均，最终完成单个电芯平均比热容的计算；

• (2)采用实验和理论的综合办法，在自制绝热设备或加速绝热量热仪中对电芯进行充放电，记录电芯电压、温度、充放电时间等数据，再根据 Bernadi 等人提出的电池热理论模型，理论计算得到电芯发热功率，最终通过公式Q=C m △T反算得到单个电芯平均比热容； 

• （1）美国《FreedomCAR 电池测试手册》中的 HPPC 测试方法：测试持续时间为10s，施加的放电电流为 5C 或更高，充电电流为放电电流的 0.75。具体电流的选择根据电池的特性来制定。

• （2）日本 JEVSD713 2003 的测试方法，原来主要针对 Ni/MH 电池，后也应用于锂离子电池，首先建立 0～100％ SOC 下电池的电流一电压特性曲线，分别以 1C、2C、5C、10C 的 电流对设定 SOC 下的电池进行交替充电或放电，充电或放电时间分别为10s，计算电池的直流内阻。
• （3）我国“863”计划电动汽车重大专项《HEV 用高功率锂离子动力蓄电池性能测试规范》中提出的测试方法，测试持续时间为 5s，充电测试电流为 3C，放电测试电流为 9C。

图一：案例结构模型

以上就是笔者使用Flotherm进行功率随时间变化的瞬态仿真，希望对大家有些许帮助吧，更多内容欢迎关注我原创的精品课。自2021年4月起，笔者在仿真秀平**家发布了《Flotherm电子产品散热仿真快速入门26讲》详解Flotherm建模仿真完整流程和关键技巧，让你快速适应热设计工程师岗。

本课程主要为引领刚从事热设计行业的工程师，快速的掌握Flotherm软件，能在最短的时间内使用Flotherm软件完成产品的热仿真工作。

课程将会使用一个模型作为案例，以“先掌握必要的技能再拓展其他能力”为课程的主线。从拿到产品热设计项目开始，使用Flotherm进行产品的热仿真，然后一步一步的进行建模，赋予材料属性，进行网格划分，求解设置等完成整个项目的热仿真工作，课程将对整个热仿真过程所需要的技能一个个进行讲解，每个章节环环相扣，当你听完整个课程，一个产品的热仿真工作也就完成，学员的热设计能力也将提升一个档次。

以下是我的课程安排（点击下图可以试看）：

• 热设计/热管理工程师

• 硬件工程师

• 结构工程师

• 计划从事散热行业的在校学生

• 从事散热相关材料研究的工程师

• 风扇的基础知识和应用，以及在Flotherm中建模方法
• 散热器的建模方法和后期优化方案的设计
• 各种电芯的建模方法和导热系数的设定
• 电感，变压器的建模和内部材料的导热系数
• IGBT的建模方法和内部详细结构导热系数
• Flotherm中网格的划分和技巧
• 遇到求解不收敛时，如何去解决收敛问题
• 户外产品的太阳辐射问题的考虑
• 建立一个更美观，合理的后处理显示模型
• 产品的优化方案设计
• Flotherm瞬态分析的设置和注意事项
• 订阅用户可以获得讲师的答疑专栏（可公开提问或私问）

• 购买全套课程的用户可以获得课程模型，PDF等资料下载服务。

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