看了一篇论文，给大家分享一下：本文以某项目电池包为例，此电池包是一款新能源混合动力电池包。其平台电压为３５０Ｖ，共包含８个电池模组，每个电池模组包含１２片电芯，共计９６片电芯；单体电芯标称容量为５１Ａｈ，系统总容量４８９６Ａｈ，系统总能量１７ｋＷｈ。电池包采用箱体底部集成液冷系统的冷却方式，所有电池模组均放置于底部液冷板上，并通过导热硅胶垫进行热量传导。电池包结构布置如图１所示。
本文使用Starccm+和amesim联合仿真。
在starccm+中
模型求解设置主要为：（模型采用稳态计算模式；（流场和温度场耦合仿真；（湍流模型为ｋ－ε模型；（发热体形式为恒密度恒功率发热源；（流体为恒密度不可压缩流体。
边界条件设置主要为：①环境温度设置为２５℃；②初始温度为２０℃；③冷却液流量分别为ｑｖ１、ｑｖ２和ｑｖ３，其中，ｑｖ１为５Ｌ／ｍｉｎ，ｑｖ２为１０Ｌ／ｍｉｎ，ｑｖ３为１５Ｌ／ｍｉｎ；冷却液温度设置为２０℃。
设置完成后分别求解三种流量下的流场和温度场，并根据不同流量下的流阻绘制阻力特性曲线图用于环路系统水泵性能匹配。
对于液冷电池包而言，并联支路的冷却液流量分配直接影响模组的温差，冷却液流动状态直接影响模组换热的强弱，进而影响电芯温度分布。因此，在进行热管理系统设计过程中需根据仿真结果，进行并联支路流量分配计算，对于支路流量差别较大（＞５％）的情况进行优化设计以消除随之带来的模组温差；并对流道中出现回流区、分离区或流通截面急剧变化等区域进行优化设计，以降低局部流阻。
上图为仿真结果：
当系统内冷却液流量为ｑｖ１时，系统压降为２３４４Ｐａ，当系统内冷却液流量增加至ｑｖ２和ｑｖ３时，系统压降分别增加了２２１％和５７２％，为７．５ｋＰａ和１５．７ｋＰａ。
当冷却液流量为ｑｖ１时，电池最高温度为３６℃；当冷却液流量为ｑｖ３时，电池最高温度为３２℃。
当冷却液流量为ｑｖ３时冷却液与冷板交界面换热系数分布如图９所示，交界面上平均换热系数为５８４．９Ｗ／ｍ２*Ｋ。
１Ｄ模型搭建
本例中由于模组温度分布并不是主要关心问题，故将模组离散成电芯本体和极耳及汇流排两个热容体，热容体之间用热传导元件连接，根据电池包的几何尺寸和材料属性设置各元件参数，并且施加３Ｄ仿真相同的边界条件进行流场和温度场标定（根据此步骤实现starccm和amesim的联合仿真，目的是为了实现amesim的精度提升），然后分别计算相应的平均温度。底部采用换热管道与模组进行换热，且只计算模组法向方向上的传热量，通过调整换热元件壁面的相对粗糙度（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）和管件的努赛尔数表达式（Ｎｕｓｓｅｌｔ ｎｕｍｂｅｒ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ），使１Ｄ模型的阻力特性和电芯温度与３Ｄ结果保持一致。具体如图１０所示。
在amesim中搭建的模型如图所示：
本例以ＮＥＤＣ循环工况、爬坡工况和９０ｋｐｈ匀速工况为例，仿真电池从９５％ＳＯＣ放电至５％ＳＯＣ时，模组ＢＭＳ监测点温度情况。环境温度分别设置为２５℃／３８℃，模型初始温度分别设置为２５℃／３８℃，冷却液流量设置为１２Ｌ／ｍｉｎ，冷却液温度设置为２５℃，电池生热功率按照各工况下整车的输出功率计算得到。
１Ｄ仿真及结果分析
笔者进行仿真与实验的对比，误差较小，３８℃环境温度时，ＮＥＤＣ工况下１Ｄ仿真数据Ｔｍａｘ与试验数据Ｔｍａｘ误差约３．２％。
总结
（１）基于本例的模型，在３Ｄ模型中实施ＮＥＤＣ循环工况仿真耗时５天，１Ｄ仿真耗时３０分钟，可见１Ｄ仿真速度大大提高。
（２）基于本例的模型，经过标定的１Ｄ仿真模型与实验数据误差很小，ＮＥＤＣ工况下Ｔｍａｘ误差约为３．２％，爬坡工况下Ｔｍａｘ误差为０％，９０ｋｐｈ工况下Ｔｍａｘ误差约为２．３％。
（３）１Ｄ模型在建模初期，需耗费一定的时间来进行模型标定，之后，可快速进行不同输入条件的仿真，对于实施不同循环工况的仿真和控制策略仿真等，可节约大量时间，能在有限时间内进行更全面的验证。
文章来源：周工子热管理