【CFD专栏】圆柱电池包如何进行热仿真？

圆柱电池（cylindrical cell）技术成熟，成本低，单体一致性较好，在新能源车中得到广泛应用。最具代表性的车型，特斯拉 Model3，总共有 4416 颗 21700 型圆柱电池单体。

Model3 的电池包拆解图

圆柱电芯单体是由多层材料组成，每个电芯在半径方向和高度方向导热性能差别较大。在电池包热仿真模型中，不太可能对单个电芯进行详细建模，通常简化为均匀的固体，要求定义各向异性的热属性。如果手动来定义，那么数百个电芯都要创建各自的圆柱坐标系 (RTZ)，颇为麻烦。

圆柱电芯拆解图

在 Altair SimLab™ 中不仅可以处理复杂的装配体 CFD 网格，而且可以利用 Python 脚本轻松实现圆柱电芯的热属性批量定义。

电池包热仿真模型

电池包壳体（铝）

电芯周围的空气域

液冷通道

560个圆柱电芯

四面体网格节点5百万，单元数3千万

批量定义电芯材料属性

选中所有的电芯，输入径向、环向和高度3个方向的热属性。程序会自动为每个电芯创建局部坐标系，并赋予热属性参数。

批量创建好的圆柱RTZ坐标系和自动赋予电芯材料属性

在 SimLab 中查看仿真结果：

壳体温度

电芯温度

冷却液温度

从 v2019 版本开始 HyperWorks CFD 支持 Linux 系统下的多CPU + 单GPU 混合加速，v2020 版本也增加了 Windows 系统的支持。

本电池包 CFD 模型四面体单元数共3千万， 采用一颗 Intel(R) Xeon(R) Gold 6136 CPU @ 3.00GHz （12线程） 计算需要 4.1 小时， 而采用一块Nvidia V100显卡加速后计算仅需要 1.6 小时。

本模型可供 HyperWorks 正式用户下载练习，需要模型的请联系 support@altair.com.cn。（邮件内请写明您的姓名、电话、工作单位、职务信息等信息，方便工程师及时与您联系，谢谢~）