动力电池热管理及热流场仿真分析案例分析-基于Fluent热管理仿真35讲
课程介绍：
课程要点：
1.电池热管理的基本知识:包括锂电池的工作原理，温度对电池影响，电池发热量获取方式，传热的基本方式，为什么需要电池热管理，热管理具体开发什么内容等？
2.认识仿真流程：主要包括仿真基本的流程、网格划分的要点、理解热管理边界条件来源，热管理仿真工况评价的方法） 3.电池包几何前处理（针对不同的仿真工况，电池包的简化的基本方法和原则，实列演示电池包箱体、液冷系统、模组等件的简化过程。基于scdm建立模型共享和群组建立，让后面仿真处理更加方便）
4.电池包网格划分： Fluent mesing网格划分流程讲解、网格尺寸定义技巧、网格质量评价、网格质量优化方法等。实列演示电池包网格划分，理解网格划分的技巧。
5.Fluent求解：物理模型选择，边界条件、物理模型参数设置（固体参数、气体参数、冷却液参数）、求解器设置、初始值设置、shell单元的处理等，监测关键参数变化曲线，
6.热管理仿真分析：实列演示电池包仿真求解设置流程、仿真结果处理方法，理解电池包在高温行车、低温加热行车、常温行车、不同工况下仿真的特点，同时理解基于不同冷却方式下自然冷却、风冷、加热膜加热、液热仿真特点。仿真收敛判定标准以及处理fluent发散的主要的方法。
该电池包采用的冷却方式为箱体底部集成液冷系统，将所有液冷板放置于电池模组下部，通过导热硅胶进行热传导。模组内部结构复杂，为了提高计算效率，不考虑电池内部结构，假设电池内部材料物理属性相同，在相同方向上导热系数相同。整个电池系统采用1p39s，单个电芯选用50Ah三元电芯，总的电量为7.02Kwh，电池1C放电发热量为6W比热容1033J/(kg·℃)质量为0.95KG电芯的外形尺寸为91*27.7*148.2三个方向的导热系数分别为*、*、*。
仿真工况：
模组常温自然散热工作，电芯1c放电，发热量参考下表，环境温度25℃，初始温度25℃。
高温高速行车工况，进口的温度设置为*℃，进口流量*g/s ，电芯1c放电，发热量参考下表，环境温度*℃，初始温度*℃。
常温行车工况，初始温度*℃，环境温度*℃，当ntc监测Tmax≥*℃，开启液冷，开启后，如果温度降到ntc监测Tmin≤*℃，关闭液冷，进口流量 *g/s，温度*℃，电芯1c放电，发热量参考下表。
低温液热加热 快充工况，进口的温度设置为*℃，*g/s，环境温度*℃，初始温度*℃，箱体外对流换热系数*w/m2·k，加热到ntc监测Tmin≥*℃，关闭加热，电芯1C充电，发热量参考下表。
低温加热膜加热 快充工况，环境温度*℃，初始温度*℃，加热到ntc监测最低温度*℃需要的时间，加热膜的功率密度*W/CM2和*W/CM2
风冷散热，风扇流量*m/s，进口温度*℃，环境温度*℃, 开启1C充电，发热量参考下表。
低温保温，环境温度*℃，初始温度*℃。保温*小时，cell温度大于*℃。
课程结果分析
常温工况是指在春秋25℃情况下，电池初期未达到开启冷却系统的温度条件，当电芯持续放热，最高温度的达到38℃时，开启液冷系统，冷却液进口温度设置为25℃，当温度降到30℃以下时，关闭液冷系统。
如下图为电芯导电排NTC处的温度变化曲线下图，初始温度为25℃，在全程3600s放电过程中主要分为两个阶段，在0-2905s，没有开启液冷系统，2905-3600s开启液冷系统，从图中可以看出，开始液冷时候并不是电芯温度最高的时候，主要是由于热惯性和电芯本身热阻较大，导致位于电芯最上面温度在开始液冷系统后温度继续上升。在放电末端电芯温度出现抖动现象，从电芯的发热量可以发现，在放电末端发热量较大且波动较大，导致电芯也出现类似的温度波动情况。如下图为电芯温度云图，在未开启液冷时，整个电芯温度分不呈现中间高，两端低，主要由热累计导致的。在开始液冷系统后，整个电芯温度为进口侧温度低于出口侧温度，主要由于冷却液冷却进口出口冷却效率不一致导致的，从温差曲线也可看出，第一阶段温差较小，开启液冷后，温差增大，整个过程，温差低于5℃。下图为液冷系统压力和速度云图，系统压降1503pa，流道内部压力变化均匀，压力突变主要在进出口，如优化流阻，可优化进出口。流道内部主要流速0.2m/s，内部速度较小，流道可进一步优化，如减小流道解密，提高流速，提高冷却效果。从冷却液的云图可知，冷却液的从进出口的温差8.4℃。
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