CAE在动力电池散热系统分析中的应用

有限元科技 · 发表于 2017-6-22 16:56:36

随着新能源技术的发展，新能源汽车随处可见，据悉，国内电动汽车市场连续两年产销量居世界第一，累计推广超过100万辆，占全球市场保有量50%以上。中国超越美国坐上电动汽车市场的头把交椅，可以说电动汽车行业前景无限、发展迅猛。而动力电池作为新能源汽车的核心部件，其使用性能和寿命严重影响着其产业的发展。

面对动力电池产品研发中所面临的热安全问题，使用传统的热成像技术只能采集到电池表面的温度变化情况，无法全面地获悉产品完整的热分布情况，且局限于较简单的电池组结构。通过使用CAE仿真技术，可以帮助研发人员建立虚拟的电池组和散热通道的三维模型，在此基础上分析散热效果并对不同方案进行对比和优化，取代了试验方法，大大提高了设计效率。

下面以使用Flotherm对动力电池组散热系统进行分析为例，为电池组的结构优化提供依据。

案例背景

对某电池组进行25℃环境温度下，1C放电一小时模拟仿真，分析在电池组散热系统中，各部件温度分布情况。

1、分析中采用的前提和假设

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2、功耗及风机设置

（1）单个电池的发热量按照放电电流1C和内阻2毫欧姆确定，电池为20AH。

（2）风机风量15.4CFM，风压0.78inch*H20

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3D几何模型：

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仿真结果

放电一小时温度截面云图（Y方向）

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放电一小时速度流动图

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单一模组(仅选取一部分)充电一小时温度分布图

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仿真结论

在环境温度25度的情况下，电池组放电一小时最大温度为30.7度，若没超过电池工作的温度范围则系统可以正常运行。

外壳向外散热方面，对流散热功率11.85W，辐射散热功率为26.67W，若今后出现热量不能很好的散到环境中的情况，则可以尝试在外壳上增加翅片来增加对流散热功率。

单个电池片的散热方式目前主要是导热。

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