Lithium-Batterie-Flüssigkeitskühlungssimulation
Lithium-Ionen-Batterien werden aufgrund ihrer hohen Energiedichte und langen Lebensdauer häufig in Energiespeichersystemen für Elektrofahrzeuge verwendet. Die Batteriekühltechnologie umfasst Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Phasenwechselmaterialkühlung und Immersionskühlung.
Unter Tauchkühlung versteht man den direkten Kontakt zwischen dem Akkupack und der Kühlflüssigkeit. Durch Eintauchen des Batteriemoduls in die Flüssigkeit kann die Flüssigkeit die von dem Batteriepack erzeugte Wärme gleichgültig absorbieren, um den Effekt einer physikalischen Kühlung zu erzielen. Die Kühlmethode hat folgende Vorteile: hohe Wärmeübertragungsleistung und Temperaturgleichmäßigkeit, verlängerte Batterielebensdauer, Schutz vor thermischem Durchgehen und schnelles Aufladen.
Geometrische Präparation und Modellierung:
Eine geometrische Behandlung wird im Weltraumanspruch durchgeführt, um die Flüssigkeitsdomäne und die Batteriezellen zu trennen. Die Batterie wird in Isolierflüssigkeit getaucht und die Elektrode steht zur Luftkühlung in direktem Kontakt mit Luft. Die Isolierflüssigkeit fließt von der Unterseite der Batterie zur Oberseite der Batterie, und die Membranposition des Flüssigkeitsbereichs sorgt für einen gleichmäßigen Wärmeaustausch der Batterie für eine bessere Kühlleistung. Vollständige Vereinfachung des geometrischen Modells und diskretes Modell in gme3d.
Nachdem das Modell diskretisiert wurde, wird es in der GT-Suite modelliert, die zwei Flüssigkeitsdomänen umfasst (Elektrodenluftkühlung und Flüssigkeitskühlung am Batterierand). Die Strömungs- und Konvektionswärmeübertragung kann einfach äquivalent sein, indem die Äquivalenz der Strömungsdurchgangsmembran im Fluidbereich vervollständigt wird.
Unter 3C-Entladebedingungen ist die Temperaturverteilung in der Batterie am Ende der Entladung bei unterschiedlichen Kühlmitteldurchflussraten:
Unter denselben Entladebedingungen ist der Einfluss des Kühlmittelflusses auf die Temperatur der Batterie in der obigen Abbildung dargestellt. Bei unterschiedlichen Strömungen ist zu erkennen, dass die höchste Temperatur oben rechts in der Batterie auftritt.
Für die DOE-Analyse wird das 1D-Transienten-Simulationsmodell für die Batteriekühlung unter Wasser verwendet. Dies spiegelt hauptsächlich die Effizienz der Modellierung und Simulationsberechnung der eindimensionalen Simulationsanalyse in der frühen Phase des Konzeptprojekts wider, wodurch die Zeit für die Modellierung und Simulation effektiv verkürzt werden kann, wobei die Genauigkeit mit der einer dreidimensionalen Simulation übereinstimmt.
