电动汽车用锂离子动力电池包热管理仿真技术规范

ICS点击此处添加ICS号

CCS点击此处添加CCS号

团体标准

T/CICXXXXX—XXXX

电动汽车用锂离子动力电池包热管理仿真

技术规范

Technicalspecificationforthermalmanagementsimulationoflithium-ionbattery

packforelectricvehicles

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国工业合作协会发布

T/CICXXXXX—XXXX

电动汽车用锂离子动力电池包热管理仿真技术规范

1范围

本文件规定了锂离子动力电池包三维热管理仿真的通用流程，包括几何处理、网格控制、边界条件

处理、后处理等技术处理内容。

本文件适用于装载在电动汽车上的液冷型锂离子动力电池包，其他类型参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T6425-2008热分析术语

GB/T19596-2017电动汽车术语

GB/T31467-2023电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能测试方法

GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

单体蓄电池secondarycell

将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被

设计成可充电。也称作电芯。

3.2

内阻internalresistance

蓄电池中电解质、正负极群、隔膜等电阻的总和。

3.3

荷电状态state-of-charge

当前电池单体、模块、电池包或系统中按照制造商规定的放电条件可以释放的容量占实际容量的百

分比。

3.4

热导率thermalconductivity

热流密度与温度梯度之比，热流密度是单位时间内传过单位面积界面的热量。

1

T/CICXXXXX—XXXX

3.5

比定压比热容specificheatcapacityatconstantpressure

在恒定的压力下，单位质量的样品单位温升所需要的热量。也称作比热容。

3.6

电芯熵热系数entropyheatcoefficientofcell

开路电位相对于温度的导数。也称作电芯开路电压温度导数。

3.7

电芯最高温度maximumtemperatureofbatterycells

电池包内电芯最高温度

3.8

温度传感器点位temperaturesensorlocation

电池包内温度传感器布置的位置

3.9

热管理策略thermalmanagementstrategy

电池包加热或制冷系统随着内部温度传感器温度变化采取的干预策略

4符号和缩略语

4.1SOC：荷电状态(State-of-Charge)。

4.2CFD：计算流体动力学（ComputationalFluidDynamics）

5建模流程及内容

5.1仿真流程

电动汽车用锂离子电池包热管理仿真主要包括仿真目标、仿真规划、模型几何处理、网格划分、边

界条件处理、热管理策略处理、计算、后处理，具体参见附录A.1。

5.2确定仿真目标

本标准推荐目标为液冷型车用电池包三维高精度多工况热管理设计仿真验证，涉及物理场主要包括

电池产热、汇流排欧姆产热、固体热传导、流体计算、热交换等。针对其他仿真目的，可参照本标准执

行。

5.3制定仿真技术实施方案

依据仿真目标制定仿真技术规范，包括产热模型选择、模型几何处理原则、网格划分原则、边界条

件处理原则、热管理策略处理原则、后处理原则。

5.4仿真实施

5.4.1几何模型处理

2

T/CICXXXXX—XXXX

液冷型车用电池包基本结构包括：电芯、模组、结构框架、汇流排、电器件、液冷系统、加热系统、

上盖、底盘、隔热结构件、保温结构件、温度传感器等，见图1。

注1：加热系统可以是加热片加热、与冷却系统同路加热、电芯自加热。

注2：图1仅为电池包结构示意图。

外壳

模组/电芯

液冷系统

结构件

图1电池包结构示意图

5.4.1.1总原则

液冷型的电动汽车用锂离子动力电池包热管理设计仿真验证，主要针对电池不同工况及对应的热管

理策略下的电池控温情况，包括液冷系统流阻、温度分布是否满足设计要求，推荐建议工况见附录A.2。

因此，几何模型前处理的总原则是影响电池控温的结构均应包括在建模中，次要结构可忽略实体建模。

整体处理原则应符合表1要求。

表1电池包零部件处理要求

序号子系统零部件建模与否

边框是

1支撑紧固系统

结构胶是

电芯是注1

框架是

2模组

端板是

电芯间汇流排是

液冷板是

液冷管路是

3液冷系统（加热系统）注2

保温材料是

导热胶是

3

T/CICXXXXX—XXXX

加热片是

4加热系统注3

导热胶是

5隔热/保温是

6汇流排是

7包内空气是

8其他是/否注4

注1：无论是方形、圆柱、还是软包，电芯结构主要由芯胞、外壳、汇流组件构成，为保证准确定，

减少计算资源，将电芯简化处理成外壳、芯胞、汇流组件，确保产热、传热的准确性。

注2：液冷系统为通用流道液冷模式，不包括微流道。加热系统为液冷同路加热。

注3：加热系统指加热片加热系统以及除液冷同路加热外的其他加热系统。

注4：其他设计对应热结果影响小的例如插件、螺母、线束、焊接等不进行建模，如对热结果影响大的

需进行建模，如有不确认的可进行影响敏感性分析，分析流程A.3。

5.4.1.2几何清理

依据5.4.1.1.1原则，删除/抑制不建模零部件，保留建模零部件。

5.4.1.3几何简化

几何简化见下表

表2几何简化

项目对象操作

1倒角零部件倒角对热结果影响小的，

建议删除倒角特征。

2圆孔圆孔直径小于10mm，建议删除圆

孔特征。

3水冷板的流道水冷板的流道倒角保留。

4其他其他小的特征，不影响仿真结果

可进行抑制或简化。

如不确认影响程度，采用分析流程A.3进行辨识。

5.4.1.4几何构建

电池包内部大的空气域，进行实体建模，包括压铸类中空零件内空气，如不确认影响程度，采用分析流

程A.3进行辨识。根据实际情况区分固体空气域和流场空气域。

5.4.1.5电芯几何处理要求

无论是方形、圆柱、还是软包，电芯结构主要由芯胞、外壳、汇流组件构成，为保证准确定，减少

计算资源，将电芯简化处理成外壳、芯胞、汇流组件，确保产热、传热的准确性。

5.4.1.6其他

对于零部件与零部件之间的接触设置，优先选用结构拓扑共享，以减少网格及接触，提高计算效率，存

在接触热阻零部件需进行接触热阻设置。

5.4.2网格处理

4

T/CICXXXXX—XXXX

5.4.2.1网格大小

最小网格尺寸0.1mm，最大网格尺寸30mm，推荐网格尺寸：8mm。

5.4.2.2网格质量

因网格质量与求解器关联性强，推荐网格质量按照使用软件收敛最低要求推荐值，例如

FLURNT：正交质量（OrthogonalQuality）>0.1；偏斜度（Skewness）<0.9；

STAR-CCM+：facevalidity>0.5;volunmchange>0.01。

其他软件依据软件商提供的网格控制推荐。

5.4.2.3边界层

流体边界层层数≥3，固体网络处理层数≥2。

第一层厚度<0.5mm，层数≥2。

5.4.2.4网格检查与优化

网格划分完成后依据5.4.2.1与5.4.2.2检查网格大小及网格质量，存在偏差后进行网格的局部或整

体优化。

5.4.3材料属性设置

5.4.3.1电池包内部空气

因内部空气域CFD计算占用时间比较大，温差引起的流体流动速度较低，内部空气存在传热作用，

推荐将电池包内部空气域处理成空气材料属性固体。

5.4.3.2芯胞

芯胞因结构自身因素，导热性设置为各向异性导热材料。

5.4.3.3其他部件

存在导热异性材料按照异性导热材料设置，具体参数数值以材料供应商提供数据或自测数据为准。

5.4.4热源及边界条件处理

热源及边界条件对结果影响较大，处理原则依据电池包车辆实际使用工况进行适当转化。

5.4.4.1热源处理

电池自身属性决定其产热率随着使用工况、外部条件的变化而变化。例如电池SOC状态、放电倍率、

环境温度等。CFD仿真分析，其产热一般处理为体积产热速率，单位W/m³。推荐使用产热率进行转换计

算，单位W。

除芯胞产热外，其他产热单元，汇流排按照欧姆热计算，转换为体积产热率。

具体使用方法，见附件附件A.4。

5.4.4.2边界条件

电池包在车辆位置一般在底部，随着车辆行驶过程，底部速度越大，其换热效率越大，应考虑底部

风速影响。同时对空气域和流体域的影响进行转化。

具体需依据车辆实际结构确定，以下为可能的情况及建议：

5

T/CICXXXXX—XXXX

(1)CTC（CellToChassis）:电芯直接集成到车辆底盘，需将底盘考虑到建模之中，底盘底部

保温及护板需要建模，底部单独建立风场或采用速度与换热系数经验公式进行转换，公式如下：

h=BV^n（1）

h：换热系数；

B：经验系数；

n：速度指数；

注：公式h=BV^n中的可根据CFD仿真结果进行拟合修正，拟合修正方法见附录A.5；各参数一般范

围及推荐值见附件A.6

(2)CTB（CelltoBody）：电池包集成到车身，因为电池包保持独立，顶部与车身组装，因顶部与

车身接触，底部直接与空气接触，建议不再考虑车身，电池包单独进行仿真，底部底部单独建立风场或

采用速度与换热系数经验公式进行转换，见公式（1）。

(3)CTP(CelltoPack)与CTM（CelltoModule）除了成组模式不同外，就电池包而言与CTB没有

太大差别，典型完整的电池包结构。其边界条件的转化，参考CTC与CTP，具体依据与整车装配形式确定。

(4)热管理策略处理

热管理策略与车辆实际策略等价处理，温度依据实际传感器布置位置最高温和最低温。

5.4.5计算

5.4.5.1瞬态处理

实际热管理过程为瞬态过程。为节省计算时间，再处理上，液冷系统采用稳态计算结果与热传导瞬

态耦合模式。即先计算液冷系统CFD的瞬态计算，稳态结果用于后续的热传导瞬态过程。推荐采用实时

输出的方式检查仿真收敛情况，整车工况下推荐0.02s时间步长。

5.4.5.2时间步长

时间步长设置应考虑使用工况，需基于电流的变化频率进行相应的计算时间步长控制，最大时间步

长建议为20s。

6

T/CICXXXXX—XXXX

A

A

附录A

（资料性）

电芯产热模型建模流程

A.1建模流程图。

准备

明确仿真目标

建立仿真方案

几何模型处理

网格划分

N

网格质量检查

Y

材料属性设置

热源及边界条件处理

热管理策略处理

计算

后处理

撰写报告

文件保存

7

T/CICXXXXX—XXXX

A.2仿真工况

序号工况

1低温静置

2高速车速

3低温快充

4低温慢充

5低速爬坡

6高温充电等

8

T/CICXXXXX—XXXX

A.3电芯一维产热与三维传热实现示意图

工况电流

热管理策略散热边界

产热模型

产热率三维散热模型热物性

温度

9

T/CICXXXXX—XXXX

A.4几何建模影响因素流程

准备

包含零部件/特征不处理不包含零部件/特征处理

计算计算

结果对比

对结果影响偏差>5%/

局部结果偏差>5%

YN

包含零部件/特征不处理不包含零部件/特征处理

10

T/CICXXXXX—XXXX

A.5速度与换热系数修正流程

准备

不同速度下的CFD仿真

提取对流面对流换热的热流密度q

换热系数计算h=q/∆T

拟合，参数辨识h=BV^n

11

T/CICXXXXX—XXXX

A.6速度与换热系数参数推荐值

12

《电动汽车用锂离子动力电池包热管理仿真

技术规范》团体标准征求意见稿编制说明

一、项目来源

锂离子动力电池包热管理分析是整车开发的关键设计验证的关

键环节，基于热、CFD的热管理仿真技术大量的应用于车用电池包前

期开发验证中，以缩短开发周期，降低开发成本。为规范锂离子动力

电池包热管理仿真，提升企业模型通用性，推进行业整体发展，助力

我国制造强国战略。中国工业合作协会正式批准立项《电动汽车用锂

离子动力电池包热管理仿真技术规范》（团体标准：2024-049-T-CIC）。

本标准由国联汽车动力电池研究院有限责任公司提出，中国工业合作

协会归口，广汽埃安新能源汽车股份有限公司、欣旺达动力科技股份

有限公司、惠州亿纬锂能股份有限公司等组织共同参与编制。

二、标准名称变更

无。

三、标准编写的目的、意义

2021年全国两会将“碳达峰、碳中和”首次写入政府工作报告，

提到未来将不断“优化产业结构和能源结构，大力发展新能源”。新

能源汽车产业不仅能够切实降低我国整体碳排放量，同时也是推动我

国绿色经济可持续发展的重要战略举措。我们新能源汽车产业整体已

经实现弯道超车，但与国际先进生产力相比，在产品设计、成本控制

上仍然存在一定的差距。主要体现在车企众多，各企业产品类型多，

相应的设计过程设计标准不一致，造成一些资源的浪费以及效率低下。

车用锂离子动力电池作为新能源汽车的核心组件，其特殊的物理

特性决定其热特性不仅影响电池的性能、寿命、安全，同时也影响着

能量使用效率以及成本。因此，整车及电池包的热管理设计、制造及

验证，在整车开发过程中至关重要。电池包热管理开发过程中，不仅

要考虑整车的工况，还涉及到电池单体的热特性、电特性以及电池的

热结构设计，因电池包热管理设计涉及的因素众多，基于热、CFD的

热管理仿真技术大量的应用于车用电池包前期开发验证中，以缩短开

发周期，降低开发成本。

然而，恰恰因为热管理仿真设计的因素众多，目前各企业，包括

整车厂