快速掌握！新能源动力电池热管理仿真必备技能大揭秘！(内附课程视频)

众所周知，新能源动力电池热流体仿真分析，因其复杂性和广泛性，想要从入门到精通，需要学习到每个板块的内容，如果想要在短时间内完成，那更将是一项艰巨任务！因此对于新手来说，如果想要靠自学摸索，从新手到独立构建热仿真模型之路就变得尤为漫长！

因此本套《starccm+新能源动力电池热管理仿真入门到进阶》课程专为想快速入门并找到心仪热仿真工作的人群研发，也是目前市场上唯一一套从PACK模型简化，到热模型构建，再至后处理评价全程详尽的系统讲解。

这段学习之旅远不止于对SCDM/Star-CCM+软件操作的掌握，它更是一次深入新能源动力电池热管理仿真与设计的全面探索。通过本次系统学习，您将迅速具备独立构建电池PACK模型及热流体仿真分析的能力，实现职业生涯的飞跃！

新能源动力电池热管理仿真如何快速入门

今日好课推荐：

《Starccm+动力电池热管理CFD仿真入门到进阶25讲》

课程适合人群：

1.新能源行业应届毕业生

2.热管理领域人士（1-2年经验）

3.跨行业转行人员

课程学习建议：

对于刚毕业初入职场或渴望提高热管理能力迅速成长的同学，推荐从入门课程开始，重点学习热管理设计与仿真。根据个人对软件的熟悉程度，灵活选择课程，快速构建热管理能力基础。

有的人会问：“我是热管理仿真工程师，为什么要去学习设计课程？”，热管理设计与仿真紧密相连，想要成为一名合格的热管理仿真工程师，掌握设计课程同样重要，单一技能在职场中的竞争力有限，岗位也只能定格在评估工程师。

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一、课程介绍

本课程专注于动力电池液冷热管理的仿真技术，结合市场主流设计趋势，系统讲解从建模到结果评估的全过程。关键内容包括：

1. 热管理仿真基础：介绍电池热管理仿真的基本概念、重要性及在电池设计与安全评估中的关键作用。
2. 前处理原则：详细阐述仿真前处理的核心步骤，包括几何模型构建、材料属性设置、边界条件定义等，确保仿真输入数据的准确性和合理性。
3. 网格划分策略：讲解高效、精确的网格划分方法，针对电池复杂结构，展示如何优化网格以提高仿真精度和计算效率。
4. 液冷设计应用：以液冷技术为核心，通过ANSYS-SCDM构建电池包PACK模型，STAR-CCM+进行流场与热场仿真，模拟真实工况下的温度变化。
5. 电池多工况分析：涵盖低温停车加热、常温及高温行车等多种工况，全面分析PACK内部电池温度动态变化，确保设计适应不同环境需求。
6. 热模型建立与验证：系统讲解如何根据电池特性及工况需求，构建合适的热管理仿真模型，并通过实验数据或理论计算进行模型验证，确保仿真结果的可靠性。
7. 结果评价与优化：教授如何解读仿真结果，评估电池热管理系统的性能，并提出改进建议。同时，介绍如何通过迭代优化提升热管理效率，延长电池使用寿命
8. 技术经验分享：本课程不仅传授仿真流程与技能，也是在分享新能源汽车动力电池热管理技术的实战经验与设计思路。

通过本课程，您将可以在短时间内全面掌握动力电池液冷热管理仿真的核心技术，并能在实际工作中灵活应用，为新能源汽车的安全、高效运行贡献力量。

二、课程评论

level水平线老师课程的专业度和实操性是有目共睹的，老师的课程在技术邻平台饱受好评，老师研发的【新能源电池热管理】系列课程已帮助上千位同学熟练掌握电池热管理仿真技能，并成功拿到心仪offer。

三、本课程学习要点

1. 软件应用精通：掌握ANSYS-SCDM与STAR-CCM+在动力电芯仿真中的工作流程，包括关键步骤、注意事项及核心技能。
2. 前处理优化技巧：精通ANSYS-SCDM前处理操作，尤其是电池热仿真前处理的简化原则，提升模型准备效率与质量。
3. CFD仿真分析与行业经验：深入理解Star-CCM+在动力电池CFD仿真中的应用流程，结合行业仿真经验，提升分析准确性与实用性。
4. 工况标准与热管理评估：熟悉新能源汽车行业仿真工况标准（如低温加热+高速行驶、常温/高温行车），了解电池温度变化规律及热管理技术设计评估标准。
5. 模型构建能力：独立建立液冷系统三维简化模型与热流体仿真模型，展现高级建模技能。
6. 结果解读与策略优化：掌握热流场仿真结果后处理方法，正确评估动力电池热管理效能，提出结构与充放电策略的合理改进建议，促进技术优化与升级。

四、课程限时福利活动

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五、课程案例展示（部分）

基于STARCCM+动力电池热管理的仿真案例分析

本案例采用先进的液冷热管理方式，前处理模型如图示，核心包括上下箱体、液冷板、导热垫、隔热护板、绝缘板及模组结构。模组共4组，每组集成18个50Ah方形电芯，确保高能量密度。

液冷系统创新采用两进两出并联设计，提升冷却效率与可靠性。箱体则融合集成液冷设计，利用型材水冷板与框架，经FDS与涂胶工艺精密固定密封，既简化结构又增强密封性。

系统一大亮点在于轻量化设计，液冷组件与箱体结构巧妙共用，显著减轻电池系统重量，提升整车性能与续航。

利用ANSYS-SCDM进行电池包PACK建模前处理，并通过STAR-CCM+进行液冷系统流场与PACK热场仿真。建模时简化非关键细节，确保关键部件如电芯与液冷板精度。在STAR-CCM+中，设置多工况（低温加热、常温行车、高温行车）仿真，分析电池温度分布及液冷系统性能（压降、流量均匀性）。基于仿真结果，提出冷板结构优化建议，提升热管理效率。

图1 PACK系统简化数模

图2 PACK系统简化数模爆炸图

模型简化

通过分析数模结构，评估各部件对热系统影响，决定保留、简化或舍弃部件。

本着模型简化原则，在保证仿真精度的前提下，通过简化减少网格数量并提升质量，提高计算效率。

如图3为简化前，图4为简化后模型，展示了优化效果。

图3 简化前模组    图4 简化后模组

流场仿真中，保留管道内径、液冷板流道尺寸及管路细节（如弯曲、变径、弯头），确保水管无扭曲、弯角平滑，接头装配良好。外部管路、接头、冷板可适当简化以减少网格量。

在热仿真过程中，为了提高仿真效率同时保持分析的准确性，我们对模型进行了精心的简化处理。

首先对于模型中的线束、挂耳、螺丝螺套、铜排、BMS管理部件等部件，由于它们对热管理系统的影响相对较小，因此选择舍弃，以减少模型的复杂度。而对于那些对热管理系统影响较大的零件，我们则可以适当简化（如倒角结构、结构对齐等）。

完成简化后，我们仔细检查了整个模型，确保没有干涉和其他潜在问题。若有问题，我们可以使用ANSYS-SCDM软件对模型进行了修复；若无问题，我们可以利用SCDM对模型进行了流体域的抽取，为后续的仿真分析做好了准备。

热管理设计

为了确保动力电池在最佳温度范围内稳定运行，电池包需集成一套高效且科学的热管理系统，其核心功能涵盖以下几个方面：

1.精准温控监测：实时、准确地测量并监控电池组的温度状态，为热管理策略提供可靠数据支持。

2.高效散热机制：在电池组温度过高时，迅速启动散热与通风系统，有效排出热量，防止热失控，保障电池安全。

3.低温快速预热：针对低温环境，实施快速加热策略，使电池组迅速达到适宜的工作温度，确保车辆正常启动与行驶。

4.温度均衡控制：通过优化热管理设计，确保电池组内各单体电池间温度分布均匀，延长电池使用寿命，提升整体性能。

电池热管理系统的核心设计目标是在兼顾空间优化、成本控制以及轻量化等关键要素的前提下，实现对电池组温度的有效调控。该系统旨在通过精确的加热与冷却机制，确保电池系统能够在一个理想的温度范围内稳定运行，同时最大限度地缩小电池单体之间的温度差异，以维护电池性能的一致性和延长使用寿命。以下是电池热管理系统设计结构图：

图5 热管理系统设计结构图

仿真分析

在锂电池Pack设计中，热流体仿真分析是关键工具，用于辅助工程师设计高效的热管理系统。在热管理系统设计阶段，通过热场仿真分析Pack、模组或电池，快速确定合适的冷却、加热与保温策略。进入冷却子系统设计阶段，进一步结合热场与流场仿真，精确调整冷却通道设计、选定冷却介质、设定入口温度与流量，并优化风扇或泵的参数，以确保电池组在最佳温度条件下运行。

利用热流体仿真工具，Pack热管理设计与部分测试工作可高效地在电脑上完成，大幅节省设计、制造与测试成本。以下给予案例中的方式，跟大家介绍一下动力电池热管理仿真分析的基本流程与技巧。

本案例液冷系统设计旨在确保：电芯在特定工况下最高温不超50℃，电芯间温差≤5℃，且系统压降<10kPa。基于下图*电芯单体产热数据，需计算在1C满放条件下，整个电池系统的产热功率。

使用STAR-CCM+软件的VOF模型，模拟液冷板内从注入冷却液到完全填充的过程，以清晰展示冷却液的流动与填充细节。

设置进口两相材料体积分数为：Cooling Water：Air=1:0

设置出口两相材料体积分数为：Cooling Water：Air=0:1

定义进口质量流量值为：(4L/min)

图6云图显示，冷却液在不到1分钟内填满液冷板内腔，同时流道转弯区出现漩涡现象，提示流道设计仍有优化空间以减少湍流。

图6 冷却液流动云图（动图）

图7 1c放电发热功率

图8展示了STAR-CCM+计算出的液冷系统压力云图，压降为1.8kPa，远低于设计限值10kPa。系统采用两进两出并联结构，确保了流量均匀性，满足设计要求。

图9为随着时间变化的电池系统的温度云图

模拟新能源汽车暴晒后启动汽车并高速行驶工况，属新能源电池系统的高温冷却挑战。图10高温冷却的电芯温度变化曲线显示，1C满放工况下，冷却系统有效控制最高温至40.6℃，电芯之间最大温差为1.8℃，达到设计目标，在曲线后端呈现升温现象。

如图7所示，电芯放电末期发热显著，第Ⅱ阶段平均发热量是第Ⅰ阶段的1.8倍，引发曲线末端温升现象。

图9 高温冷却电芯温度变化云图

图10 高温冷却电芯温度变化曲线

图11展示常温高速行车的电池随行车时间变化的温度云图，模拟20℃环境下高速驾驶。当监测点温超38℃启动冷却，单口流量4L/min，入口温22℃。

图14为温度变化曲线（常温行车电芯监测点的温度变化曲线），分未开启冷却的Ⅰ阶段(0-3368s)与开启后的Ⅱ阶段(3369-3600s)。Ⅰ阶段温升，最低38℃温差3.1℃，合规（系统设计目标5℃）；Ⅱ阶段初因热惯性和发热激增续升，后冷却作用下降温。全程最高42.7℃，温差3.2℃，均满足设计。

图11 常温高速行车电芯温度变化云图（动图）

图12常温高速行车电芯温度变化曲线

图13为在低温工况电池系统随着时间变化的温度云图，该工况模拟了新能源汽车在冬季寒冷得季节放置车库一夜后，启动汽车把电池加热到能工作温度并进行高速行驶工况。初始环境温度为-20℃，当监测点最低温度不小于5℃时关闭液冷系统，冷却液单个进口流量4L/min，入口温度30℃。整个仿真过程包括低温加热和1c放电工况，在低温加热工况下，电芯监测点最高温度10.9℃，最大温差6℃，液冷系统加热速率为1.6℃/min；1c放电工况，检测点最高温度30℃，放电末端温差在3.7℃内。温差整体先增大后减小，加热拉大电芯温差，放电过程温差减小，主要是由于放电过程中每个电芯发热量一样，发热较电芯底部加热热量更加均匀。

图13显示低温下电池温度云图，模拟冬季冷车启动加热至工作温度后高速运行。初温-20℃，监测点温达5℃关冷却，流量4L/min，入口30℃。含低温加热与1C放电。加热时最高温10.9℃，温差6℃，加热率1.6℃/min；放电时最高30℃，末端温差≤3.7℃。温差先增后减，加热拉大温差，放电均匀发热缩小温差。

图13低温加热电芯温度变化云图

图14 低温加热电芯温度变化曲线

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六、课程图片展示（部分）

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