汽车行业电池热管理CFD分析方案
CFD在发动机舱热管理中的应用发展
法 。 介 绍 了 目前 国 内、 外运用 Ｃ Ｆ Ｄ技 术 研 究 发 动 机舱 热 管 理 的发 展 现 状 ； 分析 了应 用 Ｃ Ｆ Ｄ数 值 模 拟 对 进 出风 口、 格 栅 造
型、 导流板 、 护风罩等结构和舱 内冷却模块 布置进行 的优化设计 ； 指 出了 当前 Ｃ Ｆ Ｄ研 究中还存 在的不足 ， 展望 了数值模
ｈ ｅ ａ ｖ ｉ ｌ ｙ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｅ ｎ ￣ ｎ ｅ —ｂ ａ ｙ ｆ ｌ ｏ ｗ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ａ ｉ ｒ ｉ ｎ ｔ ａ ｋ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｕ ｓ ｅ ｒ ， ｌ ｌ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ， ｄ ｅ ｌ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ， ｆ ａ ｎ ｓ ｈ ｒ ｏ ｕ ｄ ， ａ ｓ ｗ ｅ ｌ ｌ
（ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】Ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ Ｃ Ｆ Ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ）ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎｔ ｏ ｆ ＣＦＤ Ｓｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｎ Ｕｎｄ ｅ ｒ ｈｏ ｏ ｄ Ｔｈｅ ｒ ｍａ ｌ Ｍａ ｎａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
基于CFD分析和试验的整车热管理性能研究
En鑰汽车工程师FOCUS第术年1月摘要：在某车型的正向开发阶段，出现了车辆无法通过热平衡试验考核的问题。
为解决该问题，文章运用CFD分析手段，对该车型机舱流场进行了仿真分析,并结合热平衡试验考核的过程数据,找出问题真因；基于找出的问题真因，有针对性地制定了一系列优化方案并通过CFD仿真分析和实车试验进行验证，根据试验结果来确定最终整车改进方案，成功地解决了问题。
结果表明，综合运用CFD分析和整车试验可以有效解决整车热管理方面的问题,并在一定程度上节约时间和人力。
关键词：热管理;CFD;机舱流场;试验Research on Improvement Scheme of Vehicle Thermal Management Performance Basedon CFD Analysis and TestAbstract：In the positive development phase of a vehicle under research,there was a problem that the vehicle could not passthe thermal balance test.In order to solve this problem,this paper uses CFD analysis methods to simulate and analyze the flow field of the engine room of the vehicle under development,combined with the process data of the thermal balance test assessment,to try to find the true cause of the problem?based on the true cause of the problem,it is targeted A series of optimization schemes were formulated and verified through CFD simulation analysis and actual vehicle test.According to thetest results,the final vehicle improvement scheme was determined and the problem was successfully solved.The results show that the comprehensive application of CFD analysis and vehicle test can effectively solve the problem of vehicle thermal management and save time and manpower to a certain extent.Key words:Thermal management;CDF;Cabin flow field;Test为了满足日益严苛的油耗和排放法规，也为了满足消费者对美观性的要求，工程师越来越倾向于将车辆外观设计的更加流线型，这就导致发动机舱可使用空间减少;而增压和缸内直喷等新技术的应用，使机舱内部件增多且产生更多的热量叫所以保证发动机舱达到热平衡是车型开发性能目标之一。
基于CFD的汽车发动机舱热管理及优化
基于CFD的汽车发动机舱热管理及优化谢暴;陶其铭【摘要】为了研究汽车发动机舱热管理，设计出与整车开发流程相匹配的发动机舱热管理工作的模拟分析流程。
基于“计算流体力学”CFD软件中的STAR-CCM+，分析了某车型发动机舱的冷流场，提出其前端进气格栅的优化方案。
该优化方案使流经散热器与冷凝器的风量分别提升7.0%和9.6%。
获得了优化的发动机舱的温度分布云图及热平衡温度。
针对风险部件进行舱内热害仿真分析，得到目标监测点温度满足许用温度要求。
水温试验模拟仿真分析中的整车热平衡，仿真精度≥85%，舱内热害仿真精度≥95%。
结果表明：应用该流程具有较高的计算效率和可靠性。
%A simulation analysis process of nacel e thermal management was designed to investigate the thermal management in cabin of a developing automobile considering lfow match. An optimization scheme of the front air intake gril e was made by the nacel e cold lfow ifeld analysis to a model automobile based on the STAR-CCM+of the CFD (Computational Fluid Dynamics) software. The optimal scheme increased air volume by 7.0%for radiator and by 9.6%for condenser. The thermal equilibrium temperatures and the temperature distributions in the cloud for the optimal scheme were obtained to analyze the thermal pol ution in an automobile cabin. The target temperature for risk parts was obtained by cabin thermal damage simulation to monitor the satisfy requirement of al owable temperature. The thermal equilibrium simulation results for an automobile were veriifed by water experiments with an accuracy of 85%or higher. The cabin thermal damage has an accuracy of 95%or more.Therefore, the design process has a high computing efifciency and a high reliability.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2016(007)001【总页数】8页(P115-122)【关键词】汽车发动机舱;热害;热管理;CFD软件;冷流场;热平衡【作者】谢暴;陶其铭【作者单位】安徽职业技术学院机械工程系，合肥230011，中国;江淮汽车股份有限公司，合肥230022，中国【正文语种】中文【中图分类】TH123Dynamics); cold flow field; heat balance现代汽车采用的低车身、小型化的流线型设计趋向[1]，使得发动机舱内空间狭小、零部件安放位置紧凑；而增压+缸内喷、分层燃烧、双离合变速器(dual clutch transmission，DCT）等众多新技术在汽车上的应用，也使机舱内附件增多且产生较大的工作热量；从而易形成过热的发动机舱环境[2]。
论汽车工程领域中CFD技术的应用
151工程技术1 汽车外流场分析1.1 车身整体外部流场分析 近年来， 随着赛车行业的不断兴起，对于赛车的要求也越来越高。
传统的赛车具有稳定性差、操作不灵活等缺陷。
为了弥补这一缺陷，越来越多的设计师绞尽脑汁。
其中，CFD技术可以对车身表面的压力场、速度场、气动力以及启动力矩进行准确计算，最终得出风阻系数的设计参数。
目前，CFD技术已经广泛应用于汽车行业，以设计师SatyanChandra为例，此设计师应用CFD技术对车身外形的流场进行计算，降低了赛车在户外的空气阻力，提高了赛车运行过程中的稳定性。
设计师高富东利用RNGK－ε湍流模型、流体体积法（VOF）和压力隐式算子分割（PISO）算法，对两栖车车体的相关数据进行分析，解决了传统两栖车在行进过程中误差不断加大的缺陷。
王新宇等设计师则对流罩状态、驾驶室与货箱间距和侧防护板的风阻进行分析，研究降低其阻力的方法。
实验结果表明：导流罩对降低带货箱的阻力有着不可代替的重要作用。
1.2 汽车局部流场分析 随着人民物质需求的不断增加，人们的安全意识与审美意识都在不断地提高。
所以，对于汽车行业来说，汽车设计在保证安全的同时也必须保证外形以及细节的美观。
传统汽车的整车外流场普遍具有噪声大、形式复杂的缺陷，而导致这些缺陷的主要原因在于：车轮、门把手的局部流场过大。
因此，近年来设计师的主要改革方向都是针对于局部套件而进行的，人们也越来越希望局部套件对整车性能的影响力度最小化。
相关研究人员利用Fluent软件分别研究了三种情况：第一，侧窗全连接后视镜基座模型；第二，侧窗半连接后视镜及做模型；第三 ，门外板连接后视镜基座模型；分析了三种情况对车身附近流场的影响情况。
研究结果表明：门外板连接基座的造型加大了侧窗气流的流通性，同时转动的车轮又加大了车身下部的气流。
当车轮转动时，会降低车身附近以及汽车侧面与地面的阻力数值。
傅立敏通过研究影响汽车外流畅的因素时发现，车轮辐板的面积与孔数跟整车以及车轮的气动阻力有着一定的联系。
基于CFD热分析的动力电池包结构优化设计
基于CFD热分析的动力电池包结构优化设计摘要随着我国能源安全和环境污染的问题日益严重，电动汽车产业迎来了高速发展的机会，目前世界各国都对电动汽车的研发展开了激烈竞争。
在电动汽车中，电池包是其核心部件，它对电动汽车的续航里程、动力特性、安全性能影响巨大。
由于电池包中的锂离子电池在工作过程中会产生大量热量，使电池温度不断上升，若不能有效对其进行散热，会严重影响锂离子电池的工作状态和循环寿命，长时间使用甚至会出现热失控的现象。
为了保证电池包的安全，就需要设计电池热管理系统。
此外，电动汽车行驶过程中会遇到一些极端工况，作为电池载体的电池包箱体，对动力电池稳定、安全的工作起到非常关键的作用，因此研究动力电池包的箱体结构也十分重要。
本文基于计算机仿真技术，以动力电池包为研究对象，主要对电池包的液冷散热系统以及箱体结构进行了以下几个方面的研究：（1）对锂离子电池的结构组成，工作原理，产热机理和传热方式进行了深入研究，建立了电池单体的热效应模型。
之后基于计算流体力学的理论，应用Fluent软件对电池单体1C、2C、3C和4C倍率放电时的温度场分布进行了仿真分析。
结果表明电池单体的温度从其中心向四周不断降低，并且随着电池放电倍率的增大，电池内部的峰值温度和最大温差也不断升高，超过了电池能够适应的正常工作温度范围，需要对电池进行热管理。
（2）构建了电池模组的三维模型，并对其进行了热仿真分析，结果发现当环境温度为25℃，电池以2C倍率放电时，模组内电池的最高温度为60.61℃，最大温差为8.5℃，远远超过了电池的最佳工作温度。
因此对模组的结构进行了优化，设计了电池液冷散热系统，并分析了不同冷却板数量、冷却液入口温度以及环境温度对模组散热的影响。
仿真结果表明优化后电池模组最高温度仅为27.44℃，最大温差为4.85℃，相比自然对流散热的模组结构，优化后的电池模组最高温度降低了54.7%，最大温差降低了42.9%，满足了锂离子最高温度不超过40℃，最大温差不超过5℃的设计要求。
ANSYS CFD在汽车行业的解决方案
其他软件：
scriptinglanguagePYTHON
– graphical graphicaluser user Interface(GUI) Interface (GUI ) andscriptcreation.
MATLAB
– dataprocessing – imagemanipulation image manipulation – figuregenerationandHTML reportgeneration
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汽车行业的流体技术需求介绍
• 动网格技术基础
Spring p g Analogy gy
Layering y g
Local Remeshing g
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New Opel ASTRA
时间节约：20 to 12hours
10 hours,几何与表面网格处理 h 几何与表面网格处理
– 几何细节与否 – 表面网格封闭
2hours,体网格/边界设置/计算/ 分析报告
By Silvestre Artiaga-Hahn, Nicolas Kruse, Frank Werner, Adam Opel AG, Ruesselsheim, Germany
12
汽车行业的流体技术需求介绍
• 动网格技术在发动机中的具体应用
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子行业解决方案阐述-气动
《基于CFD的动力电池pack热仿真分析与研究》
《基于CFD的动力电池pack热仿真分析与研究》一、引言随着电动汽车的快速发展，动力电池pack作为其核心部件之一，其性能和安全性受到了广泛关注。
动力电池pack在充放电过程中会产生大量的热量，如果不能有效地进行散热，将导致电池温度升高，进而影响电池的性能和寿命，甚至引发安全问题。
因此，对动力电池pack进行热仿真分析具有重要的研究价值。
本文基于计算流体动力学（CFD）方法，对动力电池pack进行热仿真分析，旨在为动力电池pack的设计和优化提供理论依据。
二、CFD基本原理及在动力电池pack热仿真中的应用CFD是一种通过计算机模拟流体流动、传热、化学反应等物理现象的方法。
在动力电池pack热仿真中，CFD可以用于模拟电池内部的流体流动和传热过程，从而预测电池的温度分布和散热性能。
在动力电池pack热仿真中，CFD的基本原理包括建立数学模型、设置边界条件和初始条件、求解模型和后处理分析等步骤。
通过建立合理的数学模型，可以描述电池内部的流体流动和传热过程；通过设置边界条件和初始条件，可以模拟电池在实际工作过程中的热环境；通过求解模型和后处理分析，可以得到电池的温度分布、散热性能等重要参数。
三、动力电池pack热仿真分析方法本文采用CFD方法对动力电池pack进行热仿真分析。
首先，建立动力电池pack的几何模型和流体模型，包括电池单体、散热结构、流体域等；其次，设置边界条件和初始条件，如流体入口温度、流速、电池表面的对流换热系数等；然后，通过求解模型得到电池的温度分布和散热性能；最后，对结果进行后处理分析，如温度场可视化、热性能评价等。
四、动力电池pack热仿真分析结果与讨论通过CFD热仿真分析，我们可以得到动力电池pack的温度分布云图、流线图等重要信息。
首先，从温度分布云图可以看出，电池单体在充放电过程中存在温度差异，且高温区域主要集中在电池的某些部位；其次，通过流线图可以分析流体的流动情况，从而优化散热结构；最后，通过对仿真结果进行后处理分析，可以评价电池的散热性能和温度均匀性等重要指标。
基于CFD模拟新能源汽车动力电池温度场
3行+,焦Industry Focus新能源基于CFD模拟新能源汽车动力电池温度场杨扬(晋中职业技术学院车辆工程学院，山西晋中030600)摘要：新能源汽车普及相对于燃油汽车，有效减低了尾气排放对空气危害，以及长期运行过程中运行成本低等优势。
新能源汽车动力电池作为新能源汽车核心高压部件，为新能源汽车提供足够的动力进行行驶。
本文基于FLUENT来模拟不同设计电池壳对动力电池温度场的影响。
关键词：新能源汽车；动力电池；FLUENT；温度场中图分类号：U469.72文献标志码：A文章编号：1003-1639(2021)05-0032-02Simulation of Temperature Field of New Energy Vehicle Power Battery Based on CFDYANG Yang(Vehicle Engineering College,Jinzhong Vocational&Technical College,Jinzhong030600,China) Abstract：The popularization of new energy vehicles has effectively reduced the harmful effects of exhaust emissions on the air,compared with fuel vehicles,and the advantages of low operation cost in the long-term operation process.As the core high-pressure component of new energy vehicle,the new energy vehicle power battery provides enough power for the new energy vehicle to run.In this paper,FLUENT technique is used to simulate the influence of different design battery case on the temperature field of power battery.Key words：new energy vehicle；power battery；fluent；temperature field杨扬，男，硕士，主要从事CFD数值模拟以及液压元件及液压系统的设计工作：北上广一些大型城市由于人口居多，汽车保有量也居全国之首，传统燃油车的使用使得尾气排放较为严重，造成雾霾天气频频发生且严重程度逐年加重。
基于CFD和整车试验-维热管理模型标定的对比
基于CFD和整车试验-维热管理模型标定的对比CFD和整车试验均可用于维热管理模型的标定。
但两种方法各有优缺点，适用于不同的场景。
CFD（Computational Fluid Dynamics），即计算流体力学，基于数学模型和计算机算法，模拟流体内部和流场周围的物理现象。
它可以用于研究热流动与传热、流体运动、化学反应等多种物理现象，并进行模拟和可视化。
在汽车工程中，CFD经常用于模拟汽车外形的气动特性、发动机内部的流动、车内空气动力学等。
在维热管理中，CFD可用于分析热辐射、对流和热传导等因素对汽车发动机温度的影响，进而预测和优化发动机温度分布。
整车试验是指对整辆汽车进行各项试验和测试，从而验证和评估汽车的性能和可靠性。
整车试验包括道路试验、环境试验、安全试验等，可模拟汽车在不同工况下的使用情况，如行车速度、环境温度、路面状况等。
在维热管理中，整车试验可用于测量汽车发动机的温度、油耗等参数，并通过对比不同试验条件下的数据，确定优化方案。
两种方法各有其优点和缺点。
CFD模拟能够有效地分析流体内部和周围的物理现象，可预测汽车发动机温度的变化趋势，并以3D图像的形式进行可视化。
但它也需要复杂的计算和模拟，计算时间较长，需要进行参数调整和验证，模型的准确性也极大影响数据的准确性和误差。
整车试验则不需要复杂的计算和模拟，能够真实地模拟汽车在不同工况下的使用情况，提供实测数据进行分析和验证。
但整车试验成本高、时间长，对环境条件、试验参数的控制也有一定限制，同时实验误差也无法完全避免。
因此，在实际应用中，CFD和整车试验应根据具体情况选择合适的方法进行分析和评估。
CFD主要用于预测汽车发动机温度分布，找出维热管理中的薄弱环节，并进行优化建议。
整车实验则可用于验证预测结果的准确性和可靠性，确定汽车的维热管理措施和优化方案，并对汽车进行参数调整和改进。
维热管理的优化和改进，需要综合考虑多种因素，采取多种方法进行分析和评估，才能得到更加准确和可靠的数据和结论。
电动汽车的电池热管理技术探讨
电动汽车的电池热管理技术探讨在当今的汽车领域，电动汽车正以其环保、高效的特点逐渐占据市场的重要份额。
然而，电动汽车的发展并非一帆风顺，其中电池热管理技术一直是制约其性能和安全性的关键因素之一。
电池作为电动汽车的核心动力源，其性能和寿命在很大程度上受到温度的影响。
高温会加速电池的老化，降低其容量和续航里程，甚至可能引发热失控等安全问题；低温则会导致电池活性降低，充电和放电效率下降。
因此，有效的电池热管理技术对于保障电动汽车的正常运行和安全性至关重要。
目前，常见的电动汽车电池热管理技术主要包括风冷、液冷和相变材料冷却三种方式。
风冷技术是较为简单和成本较低的一种热管理方式。
它通过风扇将冷空气引入电池包，带走电池产生的热量。
然而，风冷技术的散热效率相对较低，在高温环境下或高功率放电时，往往难以满足电池的散热需求。
此外，风冷系统的风道设计和风扇控制也需要精心优化，以确保冷空气能够均匀地分布到每个电池单体。
液冷技术则是目前较为先进和广泛应用的热管理方式之一。
它通过冷却液在电池包内的循环流动，将热量带走。
冷却液通常具有较高的比热容和热导率，能够有效地吸收和传递热量。
液冷系统可以实现更精确的温度控制，散热效率也更高，适用于各种复杂的工况。
但液冷技术的系统复杂度和成本相对较高，需要考虑冷却液的泄漏、腐蚀等问题，并且对冷却管道的布局和密封要求也较为严格。
相变材料冷却技术是一种新兴的热管理方式。
相变材料在温度变化时会发生相变，吸收或释放大量的潜热，从而实现对电池温度的调节。
这种技术具有无需额外动力、温度控制平稳等优点，但相变材料的热导率相对较低，可能会影响散热速度，而且在多次相变后，其性能可能会有所下降。
除了上述三种主要的冷却方式，还有一些其他的热管理技术正在研究和发展中。
例如，热管技术利用热管内工质的相变和流动来传递热量，具有高效、灵活的特点；热辐射技术则通过将电池的热量以辐射的形式散发出去，适用于高温环境下的散热。
纯电动汽车电池箱热性能分析及热管理
纯电动汽车电池箱热性能分析及热管理电池组是电动汽车唯一的动力源，它的工作性能的好坏直接影响整车的性能。
电池组的温度对电池的性能和寿命有重要影响，电池组环境温度过高时，电池组内部不可逆物质生成加快，这些不可逆的物质生成会减少电池的使用循环次数，电池组温度过低时，也会加速不可逆物质的生成，从而影响电池的使用寿命。
电池温度过低不仅影响电池使用寿命，而且会影响电池的充放电容量，电池在低温条件下工作时，电池的可充入容量和可放出的容量均降低，直接影响电动汽车的续驶里程，而且在低温条件电池的放电电压平台降低，影响电池组的放电效率。
电动汽车电池组是串联形式存在的，某一单体的温度过高或过低，对成组电池造成直接影响，若电池组的温差使电池之间内阻产热不同，长期的生热不均，产热多的电池与产热少的电池之间会有容量差距，则影响电池组中电池的容量的不均衡，电池组的容量和最差电池的容量是一致的，所以电池组的内部温差是不容忽视的[23]。
热管理系统不仅能使电池组在高温条件下有效散热，而且能够在低温条件下对电池进行有效加热，使电池组工作在适宜的环境温度，而且要减少对电池组加热和散热产生温差。
1.2 电池组热管理的研究现状1.2.1 电池组热管理系统研究现状综述美国可再生能源实验室及日本的 oboru Sato 等人动力电池的热效应模型和电化学模型都做了深入的研究[2]，对热效应模型的研究已经发展到动力电池内部电化学特性分析和三维散热模型[40]。
美国可再生能源实验室对动力电池的研究主要是运用充放电实验和计算机仿真软件来分析的，利用动态模拟实验和理论分析来研究动力电池的能源储备，利用仿真等手段来研究电池热管理系统，对电池箱的结构研究有了使用性的进展，动力电池组热管理系统配有控制系统不仅满足动力电池散热的需要，而且能满足动力电池加热的需要，尤其是散热介质方面做了相当多的研究。
美国再生能源实验室利用简化的电化学模型型来开发电池的热效应模型，目的是用于数值仿真计算，正在进行带控制系统的电池箱的研发，对于箱体的研发采用有限元分析软件[41]；韩国亚洲大学和先进工程研究院实现了最大功率的控制盒制动能量的反馈，对电池管理系统增加了安全装置、充电系统、PC机的通信装置、电机控制器通信装置及电池组热管理系统，电池管理系统的结构如图 1.1 所示[41]。
FloTHERM软件在汽车电池散热CFD解决方案-032
FloTHERM软件在汽车电池散热CFD解决方案-032北京海基科技有限公司2013年4月1．汽车电池应用背景 (1)2. 汽车电池散热需求分析 (2)3. 汽车电池散热CFD解决方案 (3)3.1 电池生热量 (3)3.2 电池温度场计算 (4)4. 某HEV电池组热分析案列 (6)1．汽车电池应用背景随着科技的发展及节能减排的政策要求，各类交通工具及设备越来越多得将电池作为动力源。
新能源汽车及其他设备所使用的电池主要分为三大类，即为化学电池、物理电池以及生物电池，如图1所示。
化学电池是利用物质的化学反应发电的电池系统，其中主要分为原电池、蓄电池以及燃料电池和储备电池四种；物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器及飞轮电池等；生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池及生物太阳电池等。
就像对于内燃机车对于发动机的各种要求，新能源车对于电池组也有着苛刻的要求，见图2。
而这几项对于电池组的要求则直接关系到了新能源车在电动驱动方面的效能等问题。
现阶段物理电池和生物电池并不能广泛使用，所以目前汽车用电池主要是铅酸蓄电池、镍氢电池及锂离子电池等，各类型电池的综合性能如图3所示。
图1 汽车用电池分类图2 汽车用电池要求图3 电池综合性能对比汽车电池的选用，主要根据以下标准进行，如图4所示。
一般混合动力汽车（HEV）使用比功率高的电池，而纯电动汽车（EV）选用比能量高的电池。
图4 汽车用电池选择标准2. 汽车电池散热需求分析不同类型的电池只有工作在一定温度范围内，才能保证性能和寿命，如铅酸电池温度在35～40℃之间，氢镍电池在0～40℃之间，锂离子电池在-20～75℃之间。
不同温度下电池的放电效率如图5所示。
电池作为电动汽车中的主要储能元件，是电动汽车的关键部件，直接影响到电动汽车的性能。
而电池组的热管理对于现代电动汽车是必需的，原因在于：(1)电动汽车电池组会长时间工作在比较恶劣的热环境中，这将缩短电池使用寿命、降低电池性能；(2)电池箱内温度场的长久不均匀分布将造成各电池模块、单体性能的不均衡；(3)电池组的热监控和热管理对整车运行安全意义重大。
新能源汽车电池热管理系统
急加速急减速工况充放电电流（二）图
90
急加速急减速工况（二）
70
50
30
10
-10
-30
-50 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 时 间 （ s）
正在以上述电流数值为边界条件进行瞬态仿真分析。
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
由于此项目将于年底验收，故分析 结果及优化结构不能给出。
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
长安杰勋
原始方案CFD仿真分析 优化方案一 优化方案二 优化方案三
长安志翔
恒通客车
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
原始方案CFD仿真分析
长安杰勋
长安志翔
恒通客车
取进口流量1400m3/h, I=150A， 则发热功率为16.28KW。由仿真结 果可以看出，此结构的最高温度达 115℃，最大温差达30℃，电池组 温度分布严重不均匀。
长安杰勋
长安志翔 恒通客车
24个 电 池 模 块 的 温 度 （ K)
370
360
第 1-24组 电 池 温 升 情 况
第 21组 电 池
350
340
330
第 11组 电 池
320
310
300 0
100
200
300
400
500
600
一 个 循 环 的 时 间 (s)
取上下层电池倾斜角度为3.5度，两排电池的距离为30mm； 极限工况最大温差为9.5 ℃;变工况的温差为14.3℃
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
A样电池包优化方案二（电池位置不动，添加挡板）
新能源汽车动力锂电池热管理分析
新能源汽车动力锂电池热管理分析摘要：随着我国经济的发展，越来越多先进的技术应用于汽车工业领域。
新能源汽车作为先进技术的典型代表，已经悄无声息的走进了人们的生活。
现阶段，新能源汽车市场发展迅速，而对于新能源汽车来讲，锂电池热管理系统的正常运行具有重要的意义。
本篇文章，对于新能源汽车动力锂电池热管理系统进行了分析和研究，对动力锂电池热管理系统在运行过程中出现的问题进行了阐述，并且提出了一些合理化的意见和建议，希望对相关人士有所帮助，也希望能够为推动我国汽车行业的发展做出自己的贡献。
关键词：新能源汽车；动力电池；热管理系统；分析研究引言动力锂电池热管理系统是汽车动力电池的重要组成部分，该系统的正常运行对于保证电池寿命以及安全性具有重要的意义，而该系统也是汽车热管理的重要组成部分，该系统的稳定工作维护汽车内部热稳定具有不可替代的作用。
随着电动汽车普及，能不能对于电池热管理系统的要求也越来越高，现如今，已经有越来越多的学者投入到这方面研究中。
但结合实际的情况来看，这些研究仅仅是讨论各种冷却系统，并没有对动力锂电池的管理系统进行全面的分析和讨论，也没有认真研究动力锂电池热管理系统在运行过程中容易出现的一些问题。
针对以上情况，本篇文章，从总体上动力锂电池热管理系统进行了研究。
1新能源汽车动力锂电池的研究现状结合新能源汽车的实际特点来看，在新能源汽车运行的过程中遇到的情况相对复杂，而人们要求新能源汽车具有一定的动力性以及经济性。
为了能够让新能源汽车满足消费者的基本需求，相关企业在对动力锂电池进行设计过程中重点关注动力锂电池的循环层次数以及在各种状态下的运行情况。
[1]根据相关研究人员的研究成果来看，目前研究较多的动力锂电池包括锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池等，与其他几种供应电池相比，锂离子电池具有明显优势，在运行的过程中以离子电池具有更高的单体额定电压，并且消耗的电量较少。
因此，电动汽车装载锂电池能够拥有更高的续航里程，而而锂离子电池也具有较高循环使用次数，能够为汽车企业节约经济成本，也能够提升企业的整体水平。
动力电池系统热管理仿真分析及设计优化
动力电池系统热管理仿真分析及设计优化徐善红;聂永福【摘要】为提高锂离子动力电池的工作温度区间,保障电池的动力输出,需要在电池系统端进行有效的热管理设计.文章主要通过CFD热仿真技术分析了在不同实验工况下电池单体内部生成热、模组在加热及散热时的温度场分布,并通过对比分析不同散热结构的仿真结果,来优化电池内部散热结构的设计.整车的冷却实验验证结果也表明该设计可以有效地保障电池工作合理的温度范围内.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)011【总页数】3页(P3-5)【关键词】热管理设计;CFD仿真;结构设计【作者】徐善红;聂永福【作者单位】奇瑞新能源汽车技术有限公司,安徽芜湖 241000;奇瑞新能源汽车技术有限公司,安徽芜湖 241000【正文语种】中文【中图分类】U469.7随着新能源市场的快速发展，新能源电动车使用区域越广泛，对整车性能的要求也越来越高。
目前，对于电池系统通常比较关注的3个特性：寿命、安全、使用性能，均与电池热相关问题具有紧密的联系。
此外，锂离子动力电池长期在极端环境下工作，不仅会造成使用寿命的缩短，而且会带来安全隐患，甚至引发安全事故[1,2]。
因此，设计优异的热管理系统可以保障新能源车用动力电池在运行过程中始终保持在合适的温度范围，不仅可以满足高的动力性输出，增加电池的循环寿命，同时可以保障整车使用的安全性能[3,4]。
基于现有壳体边界的限制，并为了最大化的利用电池包的空间，采用4种不同结构进行模组设计，其中3P16S和P16S-1、3P6S和 3P6S-1为镜像对称关系，后部两侧布置2个3P16S的模组，后部中间位置（MSD下方）布置1个3P14S模组，电池包中部布置5个3P6S模组，最前部放置1个3P9S模组，电池包的整体成组方式为3P85S组成，整包的结构布置见图1。
利用CFD技术研究单体电池在不同工况下的温度场分布，测试结果如图2，可以看出电芯的内部的温度较高相比较于边缘，并呈现出明显的梯度分布。
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将多个模组加入整包模型当 中，并加入整车热管理模型，对 能量管理进行预测，并推进能量 管理设计。
整包级别仿真：
整包热管理性能预测
温度分布
试
标定后的仿真 验
已删除
值
标
定
单体级仿真： 单体电芯模型标定
四、问题讨论
4.1 较为先进的电池热管理仿真方法
方法一（电化学模型） ① BDS建立电芯模型，并完成循环工况的
三维乘员舱模型 三维前端进气模型
整车一维模型
三维电池包模型
三、电池热管理CFD分析案例分享
3.7 电池包正向开发
离散电池单元，根据欧姆定律和泊松定 律确定电压、电流、内阻、发热量在单电芯 内的分布。
根据自然对流加载对流换热系数，与电 池上温度传感器进行温度标定。
电流分布 电压分布
初次仿真 已删除
将单电芯引入模组并加冷却 结构，对该模块的热管理性能进 行预测，为热管理设计提供技术 支撑。
整包温差、模组温差、平均温度，获取电芯串并联方式 电芯电流、比热容 冷却结构、工质、流量 流场、温度场仿真 部件选型、策略制定 仿真模型验证、系统测试及整车测试
26
目录 Contents
1 背景简介 2 电池热管理开发流程 3 电池热管理CFD分析案例分享 4 问题讨论
三、电池热管理CFD分析案例分享
仿真计算误差较大的主要不确定因素： 1.电池热源估算
2.进水温度为恒定值
三、电池热管理CFD分析案例分享
6. 电池包热管理策略仿真
• 一维软件与三维软件耦合分析 • 热管理策略优化分析：
① 电池包加热的时间要求 ② 电池包温升得到有效控制 ③ 模组及整包的温差要求 ④ 热管理系统的能量消耗 ⑤ 热管理系统对其它系统的影响
水泵性能参数
水泵扬程
水泵扬程 已删除
三、电池热管理CFD分析案例分享
3.4 温度场仿真分析
计算中极耳处温度相同而且温度偏高， 是因为该表面加载了相同的边界条件。
极耳处有汇流排连接 汇流排除了除了有电芯间温度均衡作用， 还具有冷却作用，是良好的导热材料
为了提高精度调整了以下三部分：
1. 加入电芯正负极极耳
流量分配是电池包热管理设计中基础的 基础，高精度的仿真与设计目标吻合是为后 期整包温度均匀性设计提供最有效的保障。
各模组流量分配 已删除
三、电池热管理CFD分析案例分享
3.3 电池包热管理系统流量匹配
电池包冷却系统（一维模型）
流
量
匹
配
计
算
整包流阻计算
辅助部件P-Q 曲线收集
水泵不同转速下的流量
各个部件的数据精度将直接影响最终的整 包流量（整包流阻精度，试验获取数据）。
② 电池模组温度场稳态分析 ③ 电池模组温度场瞬态分析 ④ 整包温度场稳态分析 ⑤ 整包温度场瞬态分析
三、电池热管理CFD分析案例分享
3.2 水路流场分析
1. 优化集流管 2. 调整水排的宽度 3. 调整水排的内部流通截面 4. 调整主管道的管径 5. 调整支路管道的管径
在整包水路设计中对以上设计变量进行 优化，设计优化最终结果达到设计目标。
2. 将极耳部分单独分出，赋予发热功率 及相关材料属性
3. 加入了汇流排
电芯温度 已删除
改善前温度分布
改善后温度分布
三、电池热管理CFD分析案例分享
3.5 电池包热管理试验结果
Pack试验与仿真结果对 比 已删除
仿真数据误差较大需要进行数据修正：
1.修正方法通过试验数据与仿真数据对比 2.通过最小二乘法对冷却液带走热量进行修正 3.计算结果对整包电池冷却液带走的热量进行预测， 预测曲线与试验曲线相吻合 4.修正后的结果将进行下一步验证计算
设置 ② 把电芯模型和循环工况导入Star CCM+，
设置串并联电路及电芯空间位置关系， 并与其他零件进行装配形成完整电池包 模型 ③ 设定流场边界条件和网格划分 ④ 进行分析计算
Battery Design Studio
&
Star CCM+
方法二（等效电路模型）
进行电芯HPPC测试 在BDS中拟合，得到等效电路模型参数 BDS中设置电芯尺寸及容量等相关参数 进行方法一中的 2、3、4步骤
汽车行业电池热管理CFD分析方案
技术创新，变革未来
目录 Contents
1 背景简介 2 电池热管理开发流程
3 电池热管理CFD分析案例分享
4 问题讨论
二、电池热管理开发流程
1.确定热管理系统的目标和要求 2.测量或估计电芯、模组及整包的生热和热容量 3.热管理系统首轮评估 4.预测模块和电池包的热行为 5.初步设计热管理系统 6.设计并进行热管理系统及整车试验 7.热管理系统的优化
四、问题讨论
4.2整车能量管理
பைடு நூலகம் Thanks！
3.1 CFD工作概览
CFD所涉及的阶段
3.热管理系统首轮评估 4.预测模块和电池包的热行为 5.初步设计热管理系统 7.热管理系统的优化
物性参数收集
① 散热介质的选择 ② 散热结构的设计 ③ 散热系统的排布 ④ 水泵选型 ⑤ 加热装置的选择 ⑥ Chiller的选型 ⑦ 热管理策略制定
一维
三维
① 冷却系统流动分析 流阻分析 流动均匀性分析