电池热管理教程-电芯建模
摘要此教程由4部分组成：单热节点电芯建模，多热节点电芯建模，参数化有限元的电芯建模和基于数模的有限元电芯建模。分别介绍了不同分辨率的电芯建模方式，以及在有无数模时的建模方式。此教程还详细介绍了一些后处理技巧。此文档对应的视频教程已发布于B站，链接如下，在此不再详细介绍建模过程，教程文档可发邮件至support@atic-cn.cn获取。单热节点电芯建模：https://www.bilibili.com/video/BV1ByroYeEjB/多热节点电芯建模：https://www.bilibili.com/video/BV1m5kwY8Eag/参数化有限元电芯建模：https://www.bilibili.com/video/BV1GrkFYPEcn/基于数模的有限元电芯建模：https://www.bilibili.com/video/BV1vKkKYHEvz/模型一：单热节点电芯热管理模型单热节点电芯模型适合于电芯内部的温度梯度不显著的场景。电芯电学模型采用等效电路模型ECM建模，热模型采用热节点Thermal Mass模板建模。冷板采用热节点Thermal Mass模板建模，管路采用圆管PipeRound模板建模，冷却液为egl-5050。模型展示如图1： 图1 单热节点电芯热管理模型 图2 不同倍率充电时电芯温度变化模型二：多热节点电芯热管理模型多热节点电芯模型适合于电芯内部的温度梯度显著的场景。该方法需要借助电芯数模，在GEM3D中进行切割。当每一个电芯需要分割为几十个乃至上百个时，因为不同电芯之间需要进行热传导的连接，当存在如此大量的节点时，此操作会变得很繁琐。故该方法适合较低分辨率的需求。 图3 GEM3D中处理电芯和冷板模型在GT-SUITE中建立电池电学模型、冷却液管路以及入口出口边界条件，多热节点电芯热管理模型如图4所示。 图4 多热节点电芯热管理模型 图5 2C充电过程中电芯各节点温度变化模型三：参数化有限元的电芯热管理模型当工程师没有电芯数模，只有电芯尺寸参数的情况下，同时又想要高分辨率的电芯模型，那么工程师可以基于参数化的有限元（FEMesh3DAuto模板）方案进行建模。该方案优于第二种方案，因为电芯之间的热传导连接会自动识别相应的网格。 图6 有限元电芯模型参数化有限元电芯热管理模型如图7。 图7 参数化有限元电芯热管理模型 图8 2C充电，电芯最高、最低节点以及平均温度模型四：基于数模的有限元电芯热管理模型当工程师有了电芯数模，同时又想要高分辨率的电芯模型，那么工程师可以采用基于数模的有限元方案进行建模。在GEM3D中，将电芯转化为有限元模型，将冷板转化为热节点模型，如图9。 图9 GEM3D中电芯模型在GT-SUITE中建立电池电学模型、冷却液管路模型以及进出口边界条件，如图10。 图10 基于数模的有限元电芯热管理模型 图11 2C充电，电芯最高、最低节点以及平均温度来源：艾迪捷
