上海新能源汽车电池组热管理 电池组CAE仿真分析 电池包结构仿真

用于新能源汽车的CAE技术涵盖了机械、流体动力学、热学、电气和电磁等领域

主要解决电气传动系统单个部件：电池组、牵引电动机、电力电子器件等的开发问题，以及子系统之间的集成和电磁干扰、复杂电气传动系统的设计和研究，此外还有新能源汽车NVH特性、轻量化、安全性等性能分析优化。

电池组仿真分析

●电池组热管理：根据温度场分布设计散热系统

●电池的机械性能分析：碰撞，碾压，针刺对电池的影响

●电池的电性能分析：过充/过放，大电流，充/放，外部短路对电池的影响

●噪声、振动和声振粗糙度分析：流动噪声，结构振动

●结构的耐久性分析

新能源汽车及其他设备所使用的电池主要分为化学电池、物理电池以及生物电池三大类，由于技术限制现阶段物理电池和生物电池并不能***使用，所以目前新能源汽车主要用的是铅酸蓄电池、镍氢电池及锂离子电池等。就像内燃机车对发动机有各种要求，新能源汽车对电池组也有着苛刻的性能要求，包括安全性、稳定性、***、充放电效率、比功率、比能量等，这些直接关系到新能源车在电动驱动上的表现。

影响电池组在这些性能的一个因素就是温度，化学电池只有在一定温度范围内工作，才能***其性能和寿命，而电池组在充、放电的时候会产生热量，电池组周围其他汽车部件工作时也会产生热量，这时候需要建立电池组热管理系统，来准确测量和监控电池组温度，在电池组温度过高时有效散热和冷却，***电池组温度场的均匀分布在***工作温度范围内。

在电池组热管理系统中，合理的冷却方式和散热结构显得尤为重要。对圆柱形电池单体通常采用风冷策略，结合电池组外壳的形状设计形成足够的气流以实现的冷却。

对矩形电池单体，冷却一般通过与电池单体相接触的热交换器中液体循环来实现。散热结构设计的传统方法是试验结合理论公式，来推导出散热结构。

传统方法效率低，且局限于较简单的电池组结构。引入CAE技术之后，可以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。

针对电池组的散热结构设计以及设计方案评估优化，首先要根据电池电极反应及生热原理得到电池生热量计算公式，由传热学的质量、动量和能量守恒定律建立电池组三维非稳态散热模型。

针对模型的热源加载方式目前主要有两种，将热源加载到电池组内部或直接加载到整个电池组区域。然后利用计算流体力学（CFD）工具，对电池组的温度场进行数值模拟，模拟结果可以反应电池组表面及周围的温度场分布信息。

根据不同方案的温度场分布信息找出***散热系统，还可以继续进行电池组散热系统***模型的稳态和瞬态仿真分析，进一步优化。

电池组散热系统模拟

在研究过充、大电流充/放电、外部短路或其它电路问题对电池性能、稳定性的影响时，***的CAE软件也能将涉及流体动力学和机械的三维物理模型无缝集成到控制电路中进行联合仿真。

结构力学分析软件可用于评估电池组结构的完整性，分析电池组因不同的安装位置影响其所受各种应力，是否可能导致结构破坏，以及如碰撞和异物穿透电池等事故造成的电池组结构问题，以防止电液溢出以及可能造成的热失控与电池爆炸。同样还能分析研究电池组的振动、耐久性和疲劳寿命等。