Bath电动车队使用CelsiusEC

巴斯大学电动赛车队的学生采用Celsius EC求解器优化电动汽车设计中的热性能

Key Challenges 主要挑战

欧洲大学生方程式（FS）工程竞赛鼓励工程专业的学生团队设计、制造、测试并驾驶小型方程式赛车。赛车运动行业将FS视为工程专业毕业生的标杆，每年有来自全球的100多支大学团队参与静态和动态项目的角逐。

英国巴斯大学的巴斯团队电动赛车（TBRe）在设计大学生方程式（FS）电动汽车类别赛车时，发现需要降低其车辆内部研发的次级蓄电池的温度，以符合大学生方程式比赛的规定。

该蓄电池采用圆柱形电芯，通过集成风扇和管道式空气通道进行冷却（图1）。测试重点在于蓄电池的子组件，这是废热的主要来源。前些年，TBRe的设计软件无法准确模拟子组件的发热情况，这使得他们不得不依赖第一性原理估算和组装后测试。在蓄电池组装完成后，通过实际测试来检验子组件的发热情况，在时间和能源方面都成本高昂。

图1：无散热器的蓄电池子组件CAD模型

解决方案

TBRe团队使用了Celsius EC这款电子冷却仿真软件来测试其2022年FS电动赛车参赛车型的热性能和冷却方案，该软件能对电子系统的热性能进行精准且快速的分析。在原始冷却方案流程中，赛车的蓄电池组温度达到了63.4°C，而FS的规格要求温度不得超过60°C。

借助CelsiusECSolver，学生们能够识别出其设计中的主要热缺陷，并测试可能的重新设计方案，以解决这些问题并符合法规要求。在早期设计中，冷却气流是向上而非沿着电池子组侧面向下推送的，这导致了回流现象，并降低了子组后部的冷却效果。在测试了一种临时散热片设计（该设计将温度降至63°C以下）后，团队成功开发出一种采用散热片和带盖子组的重新设计方案，将温度进一步降至59°C，处于合规范围内（图2）。

Celsius EC提供的仿真能力使TBRe团队能够快速迭代我们电动方程式赛车（EVFS）参赛车型中散热器和其他热管理组件的设计。今年，我们从简单的第一性原理计算转向对组件性能的全面计算流体动力学（CFD）仿真，这帮助我们设计出了迄今为止最安全、热优化效果最佳的电池。

图2：添加散热片的最终CelsiusEC蓄电池子组件模型的热仿真结果

总结

Celsius EC提供了必要的仿真能力，帮助TBRe团队发现其原始设计中的缺陷，并通过将空气直接从子包侧面下方输送以及在组件上安装盖子以辅助引导气流，优化了他们的FS电动汽车设计的子包热性能（图3）。这将温度降至59°C，使学生们能够满怀信心地制造新设计，确信其符合竞赛规则。

图3：蓄能器子组件的鸟瞰图和显示风扇气流路径的流线