电池热管理 — CAE术语解说

锂离子电池对温度非常敏感。0℃以下无法充电，45℃以上电池劣化加速。150℃左右会发生热失控（热暴走），存在着火爆炸危险。保持在适当温度范围（15～35℃）对安全性、性能、寿命都至关重要。

快速充电（150kW级）时，整个电池组会产生数千瓦的热。这是电池内部阻抗导致的发热。以一个典型的电动车电池包（60kWh）为例，从0充到100%大约需要几十分钟，期间会产生数千瓦时的热能。液冷式冷却系统通过循环冷却液来处理这些热。

主要结合三种分析。①电气-热耦合分析：计算电池内部的电流分布和发热。②流体-热分析：用CFD计算冷却液的流动和热传递。③热-结构分析：评估温度分布导致的热应力和膨胀。越来越多地使用Ansys Fluent和Star-CCM+，将电池单体到冷却板整体建模。

这是个很难的领域，但研究在进展。通过建模电池的电化学反应热和SEI（固体电解质界面）的分解反应，使用滥用模型（如ANSYS的Battery Simulation），可以预测过充电或外部加热导致的失控启动温度。汽车制造商已经把这种分析作为型式认证的必要条件。

正是这样。电池热管理现在是最活跃的CAE领域之一。越来越多地看到电池设计者和热设计者一起进行CAE，这是一个要求跨学科知识的有趣领域。