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动力电池冷却系统流量仿真
2020-05-04 21:01:30· 来源：江淮汽车
摘要：文章介绍 Flowmaster 软件在冷却系统设计中的应用，在选择水泵的型号时，软件可以计算得到系统的流阻需求。在水泵选型后，软件可以计算水泵各转速下系统的
摘要：文章介绍 Flowmaster 软件在冷却系统设计中的应用，在选择水泵的型号时，软件可以计算得到系统的流阻需求。在水泵选型后，软件可以计算水泵各转速下系统的流量大小，确认其性能是否满足需求。
前言
纯电动汽车因动力来源不是发动机而不能使用机械水泵，电子水泵由电池提供动力，如果水泵性能过剩就会加速电池电量的消耗，增加客户的续航焦虑；如果水泵性能不足就会降低电池的散热能力，电池在高温条件下工作会降功率输出甚至热失控[1]。因此为使冷却系统性能充分发挥，水泵的选型和策略的标定非常重要。
1 分析流程
在选择水泵的型号时，搭建动力电池的一维冷却系统模型，此时模型中水泵元件用通用元件代替，计算某流量下系统的总流阻；选择合适的水泵后，需开展校核工作，将前期模型中的通用元件换成水泵元件，模拟水泵在不同转速时系统的流量是否匹配冷却需求流量，如果满足则仿真结束，如果不满足，重新选择水泵的型号后重复以上仿真。
2 搭建模型
2.1 零部件技术信息
模型中元件性能的输入非常重要，输入越精确，那么仿真结果的精度越高。本次仿真需要的信息主要是零部件的流阻性能和冷却管路尺寸。前者通过厂家获取，一般通过测试或者 CFD 仿真得到流阻测试结果，使用数据前进行简单判断，将该数据与数据库中相似的零部件性能做比较，如果基本相同则证明数据在传递的过程中没有出现差错，如果相差较大则再次联系厂家进行确认。冷却管路尺寸主要可以使用三维模型测量得到或者借助专业软件，目前商业公司已开发出可以将三维管路信息转换到 Flowmaster 中管路元件的软件，这一软件提高了复杂系统管路数据采集的效率，也消除了人工测量时产生的误差。
（1）冷却器有 4 个点数据，4L/min@3kPa、6L/min@5.58kPa、8L/min@9.15kPa、10L/min@12.84kPa，在软件中拟合得到图 1。
某动力电池冷却系统较为简单，其结构组成包含起冷却作用的冷却器、起低温加热作用的电加热器、水泵等，通过串联的方式进行连接。按照动力电池冷却系统原理图建立图4 中的仿真模型。
3 基本校核
通过动力电池发热量，可以得到动力电池流量需求为 10L/min，下表 1 中流量为 10、15、20L/min 时，系统总流阻和主要零部件的流阻。
首先将上边模型中的通用元件更换为水泵元件，然后把水泵的技术信息和性能参数输入水泵元件，得到图 6 所示模型，最后计算不同转速下系统各点的流量和压力，结果显示：
- 水泵转速达到转速 3680r/min 时，水泵出口流量达到10L/min；
- 水泵转速达到最高转速 4400r/min 时，水泵出口流量为 13.28L/min。
5 结论
在为冷却系统选择水泵时，首先通过 Flowmaster 软件计算出系统的总流阻，提出水泵的需求条件，然后联系厂家选择适合的水泵，型号确定后，通过模型校核水泵在不同转速下系统各点的流量和压力，本次仿真结果满足散热的流量需求，仿真结束。
作者：高蒙蒙，刘建祥，朱增怀，吴义磊，崔敏
单位：安徽江淮汽车集团股份有限公司
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