ThermSafe提供新能源汽车动力电池包与储能电池簇的全链路热仿真服务,覆盖Icepak、Flotherm、TF-Thermal、INTESIM等主流平台。从电芯各向异性产热到液冷板微通道流量均衡、风冷流道优化及热失控蔓延预计,将电池组最大温差压减至5℃甚至
ThermSafe提供新能源汽车动力电池包与储能电池簇的全链路热仿真服务,覆盖Icepak、Flotherm、TF-Thermal、INTESIM等主流平台。从电芯各向异性产热到液冷板微通道流量均衡、风冷流道优化及热失控蔓延预计,将电池组最大温差压减至5℃甚至1.0℃以下。按复杂度一口价,初期报告可在签约后数工作日内交付,助力产品一次性通过型式试验与安全认证。
电池包的热管理已成为新能源整车与储能系统能否通过寿命极限认证和安全合法性审评的关键博弈点。在快充倍率急速攀升、续航里程竞赛白热化的背景下,如果单方面依赖经验估算与物理样机反复改良,一款电池包从立项到量产往往需要制作至少5版原型。头部企业的仿真研发投入占比已由此前的不足8%大幅提升至15%,其核心驱动力在于仿真可以将传统的“试错式研发”转向“预测式研发”,在首个设计冻结前用数字手段找出冷却板流道阻塞点、旁通风道逃逸率和相邻电芯的热蔓延危险截距,一举将原型迭代次数压缩到2版以内,研发成本降低约40%。
本服务正是围绕这一强烈需求而构建的一站式多尺度电池包热仿真体系——将电芯内部的强各向异性导热系数、电池包数千瓦级的总产热功率以及整车/储能柜的外围环境空气流动完整串联在统一数字环境中,是保证电池组温差低于5℃、杜绝单点热失控的多手段工程闭环。
一个完整的电池包热仿真必须独立分开下游液冷系统设计、电芯间温差控制与事故模式下的热失控拦截验证。
在典型的多排方形电芯液冷包中,若仅依靠简单等宽并联流道将导致中央电芯周围冷却液流速低于侧边,形成5℃以上的冷级串现象。通过Icepak或Flotherm仿真对角双向液冷板流道结构,逐一调整矩形通道的宽度、间距与液体流速,可以将全包最大温差压减至接近1.0℃——该极限温差在物理样机测试中被反复确认,完全可以满足最严格的储能系统并网均温性要求。
许多退役电池箱或低压轻量化电池包仍依赖强迫风冷散热。典型仿真表明,在42℃环境温度、两个轴流风扇抽风的30分钟瞬态工作后,电池表面最高温度可攀升至72.9℃,且由于风流过于集中在主干道上,流过单体电芯间隙的风量过少导致进出口温差超过15℃。通过逐步减小主风道的冗余截面积、增加单体电芯间隙的策略,可将包内空气侧热偏差明显压缩,并使电池维持在允许温度范围内。
电池包安全要求的最终底线是单电芯热失控不能引燃邻近模组。在数字环境中主动触发极柱附近某电芯的热失控,耦合SEI膜分解-可燃气体泄放的化学反应动力学,向周围电芯施加脉冲式高温气体热载荷,可输出各相邻电芯到达临界温度的时间序列。清晰界定灌封胶、隔热云母片和气凝胶各自延迟热蔓延的时间贡献,在某整车项目中将被隔热材料隔绝的热蔓延延迟时间由原始的短短几十秒推升至符合国标不起火要求的完整2小时逃生窗口。
需求分析与参数收集:收集电池包原始MCAD/ECAD几何模型、电芯本征热物理参数(面向/纵向导热系数、比热容、密度、Bernardi产热系数)、串并联电芯数量与排布方式、液冷板初始设计(或空气冷却孔位)以及高低温极端工作环境要求和目标放电倍数。
多尺度热网络建模:将电池包总体分为“模组实体-电芯简化为含内部各向异性导热系数的分布式体热源-液冷域”三区。对每一颗电芯施加基于等效电阻产热的毫瓦级热源分布,并调用TF-Thermal或Flotherm自动生成流动-传导共轭网格,确保在微通道液冷板翅片与防爆泄压口完成阶梯加密。
全工况求解设置:输入P-Q风扇曲线或液冷泵扬程-流量曲线,设置环境温度(如45℃以上高温区)、太阳辐射及海拔气压;定义多工况连续变化——如1C持续放电稳定散热、3C快速充电瞬态冲击、高海拔封闭箱体积热,初始启动稳态与瞬态联算。
流场与温度场后处理:生成全包温度分布云图、每一颗电池/模组的最高温度、最低温度及整个电池包的最大温差;输出液冷板内部流速极差、截面温度分步图、进出口压降与泵能耗数据,并绘制从满充放电结束到空载冷却全程的单体电池时序温度曲线。
温度均一性评估与选优:追踪电池包所有电芯节点的最高温度与温差随时间的变化,与BTMS目标(最佳温度25–40°C、包内最大温差不大于5°C)进行比对,识别由冷却流道布局失配导致的热级串现象。
热失控蔓延联合仿真:挑选极端恶劣位置的单电芯施加热失控触发条件,驱动电芯级绝热产热-产气模型实时释放热量,分析隔热层相邻电芯温度达到临界阈值的时间差并输出“蔓延时间窗口”图;比较不同隔热层厚度对完全阻断蔓延的影响。
方案迭代与交付:根据仿真结果从液冷板流道宽度、微柱布局、风扇类型、隔热材料方案中输出推荐矩阵,交付包括全包最大温差降至3.5℃以下的优化方案与最终仿真对照数据的结题报告。
ANSYS Fluent/STAR-CCM+/Flotherm XT
常规排期 3–7 个工作日,具体取决于样品数量与测试设置;需要加急时可在预约时注明。
与样品规格和测试项目有关,请在预约时说明样品类型与数量,工程师会给出具体送样要求。
报告写明所依据的测试方法、样品信息与测试条件,可用于研发验证、供应商评估与内部质量分析;如需对外提交,建议提前与接收方确认要求。