基于ABAQUS和ANSYS联合仿真的汽车动力电池热平衡研究

摘要

动力电池热平衡管理是电动汽车的重要控制参数。为研究动力电池运行过程中的热平衡情况，文中以某型号电动汽车动力电池的基本参数为基础，运用CATIA软件对单体磷酸铁锂电池和电池组进行三维建模，该单体电池模型包括正负极耳和电芯，电池组由5个单体电池叠加排列而成，单体电池之间的间隙为5 mm,间隙由硅胶填充；应用ABAQUS的Mesh模块对电池模型进行网格划分，运用Load模块对电池组表面施加热流，研究电池组温度场分布；运用ANSYS Fluent对电池组进行散热（散热方式为强制风冷散热）仿真分析，采用并行通风结构与U形通风结构进行对比分析。结果表明，电池初始温度为20℃、环境温度为0℃的情况下对电池组表面施加0.15 W/m²的热流，环境温度为20℃和40℃的情况下对电池组表面施加0.05 W/m²的热流，才能确保电池组的最佳性能；并行通风的散热效果优于U形通风；并行通风散热条件下，风速为5 m/s、耦合面对流换热系数为15 W/（m²·K）和风速为8 m/s、耦合面对流换热系数为20 W/（m²·K） 2种场景下，动力电池能达到较稳定的热平衡状态，从而维持动力电池温度的相对稳定，保证车辆的正常运行。

关键词

汽车 / 动力电池 / 热平衡 / CATIA软件 / ABAQUS软件 / ANSYS Fluent软件