リチウム電池の液体冷却シミュレーション

リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高くサイクル寿命が長いため、電気自動車のエネルギー貯蔵システムに広く使用されています。バッテリー冷却技術には、空冷、液体冷却、相変化材料冷却、浸漬冷却が含まれます。

浸漬冷却とは、バッテリーパックと冷却液が直接接触することを指します。電池モジュールを液体に浸すことで、電池パックから発生する熱を液体が無差別に吸収し、物理的な冷却効果が得られます。この冷却方法には、高い熱伝達性能と温度均一性、バッテリー寿命の延長、熱暴走保護、急速充電などの利点があります。

幾何学的準備とモデリング:

スペースクレームでは幾何学的な処理が行われ、流体ドメインとバッテリーセルが分割されます。電池は絶縁液に浸漬されており、電極は直接空気に触れて空冷されています。絶縁流体はバッテリーの底部からバッテリーの上部に流れ、流体ドメインのダイヤフラムの位置によりバッテリーの熱交換が均一になり、冷却性能が向上します。 gme3d での完全な幾何学モデルの単純化と離散モデル。

モデルは離散化された後、2 つの流体ドメイン (電極の空冷とバッテリー エッジの流体冷却) を含む gt-suite でモデル化されます。流体領域における流路ダイヤフラムの等価性を完成させることによって、流れと対流の熱伝達を単純に等価にすることができます。

3C の放電条件下で、さまざまな冷却液流量での放電終了時のバッテリー内部の温度分布は次のとおりです。

同じ放電条件下で、冷却剤の流れがバッテリーの温度に及ぼす影響を上の図に示します。さまざまな流れの下では、バッテリーの右上で最高温度が発生することがわかります。

1D 水中バッテリー冷却過渡シミュレーション モデルは、DOE 解析に使用されます。これは主にコンセプト プロジェクトの初期段階における 1 次元シミュレーション解析のモデリングとシミュレーション計算の効率を反映しており、3 次元シミュレーションと同等の精度でモデリングとシミュレーションの時間を効果的に短縮できます。