利用GT-SUITE对汽车锂电池进行1D&3D热分析

WAE公司的电池包热分析全流程包括五个关键步骤，如下所示：

下图是由一个冷板冷却的两个软包电池的模型：

通过建立GT-SUITE一维热分析模型，以评估所提出设计的可行性，并进行初步敏感性研究，研究冷板（通道尺寸、通道数量等）和边界条件（冷却液介质、流量、进口温度）对电池温度的影响。

采用ThermalBlock建立电池模型，并考虑电池材料导热的各向异性。

与CFD结果对比可以看出GT-SUITE能够以高准确性预测出电池的温度、冷却液的温度和冷板的160个微通道之间的流量分布。微通道流量误差平均为3.7%，最大误差为5.2%；电芯温度平均误差为0.3℃，冷却液温度平均误差为0.2℃。

在电池包的设计和开发阶段，使用GT-SUITE和GEM3D进行详细分析，可以更准确地模拟电池在稳态和瞬态工况下的行为，这种方法结合了1D的流动和3D的热分析。

模型由25个圆柱形电池单元组成，它们由泡沫隔开以减少热失控传播的可能性。

利用GEM3D对电池模型建模，模型包括盖子、电池、电池间的材料、支架和外壳。

从分析结果来看，泡沫的导热系数越高，邻近电芯的温度就越高。

从下图可以看到四种泡沫均可以抑制热失控的传播，但进一步增加热导率会引连锁反应(Tonset≈100 C)。

在GT-SUITE中使用电池的3D有限元模型，可以在几分钟内分析热失控事件期间所有组件的温度分布。模型可用于优化电池设计，并进行敏感度研究，帮助了解电池热热失控的过程。

GT-SUITE具有流体、热、电等多物理场仿真分析能力，能够贯穿锂电池从概念阶段到详细设计阶段的开发过程。并且由于使用GT-SUITE和GEM3D，热分析模型的保真度可以从0D调整到3D 计算。