传统的仿真边界条件比较简单，如1C充电，充电时间3600s，电芯的发热量还是测试平均值，或者为测试几个点电芯的发热量，整个过程基本不设置控制，随着技术的发展，现在仿真的工况越来越贴近实际的客户使用情况，这也导致热管理仿真工况越来越复杂，工况的数据越来多，如下做了一些分类：
1、工况复杂性
（1）恒功率放电，需要引入电芯的OCV曲线，计算得到实时恒率放电电流
（2）按照map充放电，电流随着温度和SOC变化，实时的电流曲线在二维矩阵表插值计算得到
（3）电芯发热DCR实时随着温度和SOC变化，依据电芯dcr的map表得到实时的电芯的充放电过程中的dcr值。
（4）工况计算如SOC20%-SOC80%中SOC值更新，通过实时的（I*t+……）/额定容量计算soc变化
2、停止策略的复杂性
（1）充电至某一SOC停止
（2）放电至某一SOC停止
（3）低温加热至NTC最小温度到某一温度停止
（4）低温保温至NTC最小温度到某一温度停止
3、液冷策略的复杂性
（1）温度大于32℃开启液冷，小于29℃关闭液冷，开启或者关闭液冷系统时，需要减小计算时间步长，保证收敛性
（2）加热膜加热，温度低于15开始加热，大于25℃关闭加热
（3）冷却系统进口为制冷功率，需要转化为进口温度边界
（4）冷却系统进口制冷功率随着进口温度变化，同时流量也是随着进口温度变化
（5）循环工况恒功率放电至soc20%+MAP充电至soc90%，按这个充放电方式循环3次。
4.判定条件的多样性
（1）NTC最大值 温度达到ntc最大值停止，并保存文件
（2）NTC最小值 温度达到ntc最小值停止，并保存文件
（3）NTC平均温度
（4）NTC温差
（5）电芯的平均温 dcr取值随着ntc温度变化去插值件
下面为带入策略的通过仿真得到的曲线
多面冷却仿真方法：
以宁德时代发布的麒麟电池为例，实现4C快充，在多面冷却和大倍率快充的背景下，对电池进行了解剖分析，从图中能够看到电池内部由两个电芯构成，因此电芯与电池壳的面接触较差，因此热阻较大，所以结果显而易见了。
麒麟电池将传统的底部的液冷系统置于电芯中间，使得换热面积扩大四倍。电芯大面冷却将电芯控温时间缩短一半，达到5分钟快速热启动及10分钟快充（10-80%），在极端的情况下，如发生热失控情况下，电芯可快速降温，有效阻隔电芯间的异常热量传导。同时水冷效果明显提升，提高了安全性和快充性能。
通过上面的分析，得到大面冷却的优势：冷却面积大，换热面积扩大4倍，冷却效率高，5分钟快速热启动及10分钟快充，集成度高。
底部冷却的痛点：电芯本身热阻大，采用液冷冷却/加热响应较慢，电芯底部面积小，和冷板换热面积小 。
下面从仿真的手段的去分析大面冷却和底部冷却的效果
仿真基于1p24s的模组进行验证，底部冷却模组的冷却系统采用8个并列回路冷却回路，侧面冷却的采用两个电芯中间夹一个口琴管液冷板，冷板内流道采用U性回路设计，进口流量0.16kg/s，进口水温15℃，充电电流按照电芯的充电map进行充电，电芯的发热量按照dcr的map进行计算并修正进行仿真。
底部冷却的云图上也可以明显看出底部冷却模组的进出口端的温差较大，另外图中有个电芯的极柱温度异常是由于建模时和电芯未接触。图中的温度监测点是模组电芯的平均温度随时间变化的曲线。
侧面冷却的云图上电芯的总体的温度较均匀，可以看出由于电芯厚度方向导热系数较大，最高温不会出现在远离电芯的一侧，同时图中的温度监测点是模组电芯的平均温度随时间变化的曲线。
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动力电池“冬暖夏凉”热管理解决方案【电车资源EV江湖 megasuntech 】因电动汽车电池“热失控”而引发的电动汽车起火和爆炸事故屡见不鲜,所以电池热管理技术引发广泛关注,成为现阶段电动汽车发展的一个研究热点。如何有效保证动力电池的散热性、安全性等也就成为了整车厂和动力电池企业头上的悬顶之剑。
一、电池热管理需要保证温度稳定
我国幅员辽阔,跨纬度较广,距海远近差距较大,加之地势高低不同,地形类型及山脉走向多样,因而气温降水的组合多种多样,气候差异比较大。电动汽车在炎炎夏日或寒冬酷暑中能否正常、安全地行驶呢?这与车上搭载的动力电池有着莫大的关系。
动力电池的性质深受温度因素的影响,放电效率随温度的变化而变化,从而影响到电动汽车的性能和使用寿命,目前电池的最佳工作温度范围宽为-20℃~60℃。
(1)在低温环境下,电池关键材料正极、负极、电解液等电导率降低,导致导电性能下降;同时,电池中的离子会产生沉积现象,不再和物质发生化学反应,从而发生电池内部短路的情况;更严重的(对于锂电池),由于低温,负极上嵌套的锂离子会产生离子结晶,直接刺穿隔膜,造成短路,引起爆炸。总之,较低的温度下,电池的性能发挥和使用寿命都会受到较大的影响。
(2)在高温情况下,若没有合适的散热方案,电池的热量无法快速的传导出去,电池包内各处温度将升高,影响电池单体的一致性并引发一系列的后续问题。其中较为严重的是电池过热导致“热失控”,进而使电动汽车着火、爆炸。
二、如何避免过冷或者热失控的出现呢?
这就需要对动力电池进行热管理,电池的加热和散热都很重要。
(1)前者涉及的主要是冷启动、续航里程还有动力性;
(2)后者涉及电池系统质保寿命和整车的安全性。
将电池包温度控制在合理的范围内(过低或过高都不行)才能使电池发挥最佳的性能和寿命,才能保证电动汽车的行车安全。
从传热介质的角度加以划分,热管理系统可以分为:空气冷却式热管理、液体冷却式热管理和相变蓄热式热管理,不同的系统效果不同。
为了解决电池低温充电难和容量低的问题,多数厂家会采用特殊材料包裹保温的策略。而防止因为高温而带来的安全隐患发生可以使用热管理材料,它能够很好地解决电池加热、散热的问题。
动力电池市场的发展十分快速,出货量同比增长238%。未来,电动汽车的发展前景将会愈加广阔,动力电池亦然,合适、稳定的温度对动力电池的重要性毋庸强调。
总的来说,良好的热管理材料可使电池的工作环境趋向“冬暖夏凉”,让电动汽车多一层安全保障;有了安全,才能谋得更长远的发展。
文章来源：电车资源网www.evpartner.com
