电池包模型：

本文研究的具体电池包为空客A3 Vahana技术演示机上使用的电池包，该直升机有两个完全相同的电池包，分别为8个电机供电，每个电池包都以84S 21P的方式排列。

 模型仿真过程：

Step1：使用GT-AutoLion创建电芯的电化学模型，校准电芯模型，以匹配在不同温度和倍率下的试验放电数据，模型和试验总体上吻合良好，如下图：

Step2：使用GT-SUITE创建电池包的电-热-液集成模型，如下图所示，其中不同的连接颜色表示了不同的物理场。

电池包以定义好的电流特征(如下图)进行运行，分别考察在风冷和水冷下电池包热性能。

在给定的电流下，采用自然空气对流冷却模式，电池包电芯之间的温度差别达到了30℃，水冷模式下电芯温度和电流的变化更小。

风冷VS水冷电芯温度随时间变化

风冷VS水冷电芯电流随时间变化

Step3: 设定循环工况，在GT-Suite中求解电芯温度，将温度反馈到电化学模型中，预测电芯老化和循环寿命

循环工况是先以适当电流和温度模拟飞行工况，对电芯充电1小时(1 C充电率)，然后使电芯休息1小时。在飞行-充电-休息周期循环下，两种冷却策略的输入电流和温度变化如下图所示

以两种不同的冷却模式，对电化学模型循环寿命进行计算，模型结果表明，采用水冷的电池包，电芯温度更低，循环寿命明显提高。

在两种冷却模式下，对电芯进行热失控分析，水冷模式下，电流分布更加均匀，不会增加非热失控电芯的负载，进而降低了热失控的传递

结论：

使用GT-SUITE软件，用户可以深入分析电芯以及电池包在电动直升机工作过程中热性能，并通过适当的电池包热管理设计，减缓热失控在电芯间的传递。

参考文献：

Using Multi-physics System Simulation to Predict Battery Pack Thermal Performance and Risk of Thermal Runaway During eVTOL Aircraft Operations

GT-SUITE | AIRBUS  8.22.2019