1、威马汽车电池热管理CFD分析2018/4/25王涛CAE经理电话 18580254142邮箱 tao1.wangwm-威马汽车私人微信威马汽车研究院目录 Contents1威马汽车简介2电池热管理开发流程3电池热管理CFD分析案例分享4问题讨论威马汽车研究院威马汽车EX52015.01 威马汽车对外宣布成立融资总金额120亿+人民币造用户用的起用的爽的车威马”128战略”首台 OTS样车已于2018年3月28日下线截至4月10日EX5订单数10000+出行版售价低至9.9万2018.09正式上市一、威马汽车简介顶级的行业话语权创新务实的工程师风格深厚的全球整车和供应链行业背景强大的政府协调与资
2、源整合能力顶级的国际和本土企业管理专家极强的团队组建和领导力沈晖威马创始人 / 董事长 / CEO威马汽车研究院二、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威马汽车研究院目录 Contents1威马汽车简介2电池热管理开发流程3电池热管理CFD分析案例分享4问题讨论威
3、马汽车研究院 散热介质的选择 散热结构的设计 散热系统的排布 水泵选型 加热装置的选择 Chiller的选型 热管理策略制定 冷却系统流动分析流阻分析流动均匀性分析 电池模组温度场稳态分析 电池模组温度场瞬态分析 整包温度场稳态分析 整包温度场瞬态分析三、电池热管理CFD分析案例分享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.热管理系统的优化三维一维3.1 CFD工作概览物性参数收集威马汽车研究院三、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
4、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。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威马汽车研究院水泵扬程已删除水泵扬程三、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水泵不同转速下的流量整包流阻计算辅助部件P-Q曲线收集水泵性能参数流量匹配计算电池包冷却系统（一维模型）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）。威马汽车研究院三、电池热管理CFD分析案例分享3.4 温度场仿真分析为了提高精度调整了以下三部分：1.加入电芯
5、正负极极耳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，是良好的导热材料改善后温度分布改善前温度分布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。电芯温度已删除威马汽车研究院三、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仿真计算误差较大的主要不确定因素
6、：1.电池热源估算2.进水温度为恒定值Pack试验与仿真结果对比已删除威马汽车研究院一维软件与三维软件耦合分析热管理策略优化分析： 电池包加热的时间要求 电池包温升得到有效控制 模组及整包的温差要求 热管理系统的能量消耗 热管理系统对其它系统的影响三、电池热管理CFD分析案例分享3.6 电池包热管理策略仿真整车一维模型三维电池包模型三维前端进气模型三维乘员舱模型威马汽车研究院单体级仿真：单体电芯模型标定模组级别仿真：模组热管理性能预测整包级别仿真：整包热管理性能预测三、电池热管理CFD分析案例分享3.7 电池包正向开发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
7、技术支撑。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。电流分布电压分布温度分布试验值标定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。初次仿真已删除标定后的仿真已删除威马汽车研究院四、问题讨论方法一（电化学模型） BDS建立电芯模型，并完成循环工况的设置 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 设定流场边界条件和网格划分 进行分析计算4.1 较为先进的电池热管理仿真方法方法二（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Battery Design Studio& Star CCM+威马汽车研究院四、问题讨论4.2整车能量管理Thanks！
