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作者 | LEVEL 仿真秀专栏作者
首发 | 仿真秀公众号(ID:CAETube)
1、电池温度的准确测量和监控;
2、电池组温度过高时的有效散热和通风;
3、低温条件下的快速加热,使电池组能够正常工作;
设置出口两相材料的体积分数cooling water:air=0:1
图11为在常温高速行车工况电池温度随着时间变化的温度云图,该工况模拟了一般常温条件下,驾驶员在高速上高速行车。
初始环境温度为20℃,当监测点最低温度大于38℃开启冷却系统,冷却液单个进口流量4L/min,入口温度22℃。图14为常温行车电芯监测点温度变化曲线,总个工况分为两个工作过程,分别为0-3368S液冷系统未开启的第Ⅰ阶段和3369s-3600s液冷系统开启的第Ⅱ阶段。
在第Ⅰ阶段,电芯温度随着放电进行持续升高,在第3368s最低温38℃,温差3.1℃,满足系统设计目标5℃;在第Ⅱ阶段的第3369s开始液冷系统进行冷却,但温度还继续升高,一方面由于热惯性的存在,另一方面,由于电芯放电末端发热量倍增,导致开始冷系统后电芯温度继续上升主要因素。
到了3548s由于冷却系统作用电芯的温度出现下降。整个过程最高温度42.7℃,最大温差3.2℃,满足设计目标。
图11 常温高速行车电芯温度变化云图(动图)
图12常温高速行车电芯温度变化曲线
图13为在低温工况电池系统随着时间变化的温度云图,该工况模拟了新能源汽车在冬季寒冷得季节放置车库一夜后,启动汽车把电池加热到能工作温度并进行高速行驶工况。
初始环境温度为-20℃,当监测点最低温度不小于5℃时关闭液冷系统,冷却液单个进口流量4L/min,入口温度30℃。
整个仿真过程包括低温加热和1c放电工况,在低温加热工况下,电芯监测点最高温度10.9℃,最大温差6℃,液冷系统加热速率为1.6℃/min;1c放电工况,检测点最高温度30℃,放电末端温差在3.7℃内。温
差整体先增大后减小,加热拉大电芯温差,放电过程温差减小,主要是由于放电过程中每个电芯发热量一样,发热较电芯底部加热热量更加均匀。
图13低温加热电芯温度变化云图
图14 低温加热电芯温度变化曲线
以上是笔者关于新能源汽车动力电池液冷系统热流体仿真分析,希望对大家有所帮助,如有不当,欢迎批评指正。为了帮助大家更好的掌握SCDM和STAR-CCM+在动力电池热仿真应用。
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