Starccm&Amesim动力电池热管理直冷热仿真-掌握一维和三维耦合直冷仿真能力

      电池包的液冷系统已经成为电动车热管理的主流方案，液冷技术具有冷却速度快的优点，但液冷系统由于二次冷却液循环，导致其组件多、换热效率相对较低，成本高且存在泄露风险。正因为此，直冷技术正得到越来越多的关注，直冷技术省去了二次冷却液循环，用制冷剂的沸腾传热代替冷却液的单相换热进行电池冷却，冷却效率高、所需组件少，可以有效降低整车重量、提高整车比能量及经济性。但直冷技术的控制系统更为复杂。

在仿真方面，直冷技术也带来了新的挑战。

• 电池直接冷却相变涉及多个物理过程，包括传热、传质、相变、流体动力学等。将这些过程集成到一个全面的仿真模型中是复杂的，需要考虑不同物理过程之间的相互作用。

• 相变是关键的过程，相变涉及热量的吸收和释放，因此需要考虑相变材料的性质、相变界面的行为以及热传递过程。这需要精确的实验数据和复杂的模型。

• 电池包内剧烈的相变过程，导致的直冷仿真对于网格的要求比较严格，选择适当的网格分辨率。网格分辨率的选择会影响计算的准确性和计算成本。在相变过程中，网格依赖性可能会导致模拟结果不稳定或不准确。

• 验证仿真模型需要可靠的实验数据。然而，获得与电池直接冷却相变冷却相关的实验数据可能会很昂贵和困难，因此验证可能是一个挑战。

  
  

  

随着冷媒直冷技术在BYD等头部企业种的广泛应用，热管理行业中已经掀起了一股已冷媒直冷技术作为高效冷却以及系统降本的一种设计方案。但是随之而来的是，众多主机厂和电池厂在这块都缺乏经验积累。以往电池的冷却通过冷却液来完成，主机厂控制进出口的冷却液的温度、流量既能完成对整个电池包的方案设计工作和实验等。但是随着直冷技术的应用，系统层级的耦合带来了更多的变量，直冷技术的应用与行业的研发模式出现脱轨。当前状态下，动力电池头部企业针对直冷方案的研发主要以实验为主；因此，在整个动力电池包的研B样过程中才能完整的得到直冷方案的可行性结论，因此直冷方案的设计存在很大的不确定性，这也为直冷技术的应用带来了很大的不确定性。很多主机厂望而却步，动力电池厂无能为力。

因此，开发直冷仿真模型变得极为重要，我们团队历时3年，成功开发直冷仿真模型，并通过多个项目应用及认可，仿真精度已经与常规液冷仿真持平。

目前直冷仿真模型已经能够完整的分析制冷剂的蒸发过程，体现制冷剂蒸发过程中的干度、过热度、蒸发温度、蒸发压力、焓差等参数，能够完整的模拟整车压缩机等的PID控制逻辑，实现与整车段同步的仿真控制能力，能够输出制冷剂相变过程中的气液两相的相互转化过程。可以用来指导直冷板的方案设计，优化直冷系统温差等。

课程介绍：

课程介绍：直冷仿真模型已经能够完整的分析制冷剂的蒸发沸腾过程，体现蒸发过程的干度、过热度、蒸发温度、蒸发压力、焓差等参数，能够模拟PID控制逻辑，实现与整车同步的仿真控制能力。可以用来指导直冷板的方案设计，优化直冷系统温差等。  

Starccm直冷仿真分析  

几何模型前处理:模型简化+干涉处理+二次装配，依据仿真需求对电池结构进行解析，合理合适的简化。依据仿真条件增加合理的边界条件，更加真实的模拟实际工况。  

网格修复和网格尺寸划分技巧：压印+穿刺面处理+网格划分，5分钟解决大多数人头疼的数以百计千计的破损面/自由边/非流型边问题。快速便捷的实现对几何模型错误的修正，提高star-ccm的容错度，提高直冷仿真的精确度；电池包网格划分，讲解基于直冷仿真中对制冷剂的网格尺寸的控制方法；  

直冷仿真模型建立：通过讲解直冷仿真模型的选择技巧以及各类参数的具体应用方式等讲解，帮助大家理解直冷仿真中，如何将真实的物理现象有效的简化为仿真中可以实现的模型，通过仿真模型高效的进行直冷系统的仿真评估；  

直冷仿真参数解读和优化：基于仿真结果所表现的信息，解读直冷仿真中应用的数据，通过数据的表现反向推导优化方向；  

一维Amesim和starccm+联合仿真  

Amesim搭建一维直冷仿真模型：讲解如何通过Amesim搭建放电、快充以及快充+静置+放电等循环工况的工况模型，实现在Amesim中完成热管理策略+工况切换的计算方式；  

一维和三维耦合仿真结果数据解读：直冷性能优化，通过行车工况、充电工况、高温、常温、低温等工况下的仿真结果分析，为大家解析直冷系统在不同工况下的表现以及针对不同结果所提出的优化方案，最终达到最优的温差控制和温度控制等目标；