鋰離子動(dòng)力電池仿真熱分析——單體電池仿真熱分析ziC【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-05-24  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本文主要對(duì)18650型號(hào)的鋰離子電池進(jìn)行仿真熱分析,分析過(guò)程使用了用戶子程序DFLUX進(jìn)行電池?zé)嵩吹脑O(shè)置。

一、問(wèn)題描述

單只18650圓柱鋰離子電池在23℃環(huán)境下,以2A的恒定電流放電100s,求解整只電池的溫度分布。

二、問(wèn)題分析

求取電池的溫度分布,我們需要建立電池的幾何模型、材料模型和邊界條件。18650圓柱鋰離子電池幾何模型很容易建立,材料模型可通過(guò)前人的文獻(xiàn)獲取。

根據(jù)18650鋰離子電池生熱速率公式,可知生熱速率Q與電池體積、放電電流、電池內(nèi)阻、溫度和溫度影響系數(shù)有關(guān)。

由電池與電路的基本知識(shí),通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試我們可以求得電池內(nèi)阻(歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻)與荷電狀態(tài)SOC的關(guān)系。根據(jù)文獻(xiàn)鋰離子動(dòng)力電池?zé)岱治雠c散熱優(yōu)化,我們可以獲取電池以2A恒流放電時(shí)內(nèi)阻R與SOC的關(guān)系如下:

SOC公式為SOC=1-(I*t)/(3600*H),式中H為電池容量,2.2 AH。

電池外表面自然對(duì)流,電池側(cè)面可選擇5,底部和頂部可選擇10,單位為瓦/平方米/K。

三、Abaqus的建模分析

1)建立幾何模型

直徑18mm,長(zhǎng)度65mm,建立模型使用m單位,并創(chuàng)建圓柱坐標(biāo)系,結(jié)果如下

2)建立材料屬性

材料屬性參數(shù)如上所示,結(jié)果如下圖

創(chuàng)建界面屬性并賦給幾何體。

點(diǎn)擊

(Assign Material Orientation)設(shè)定材料方向,選擇結(jié)合體,點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵,選擇創(chuàng)建的圓柱坐標(biāo)系,完成材料方向的設(shè)定。

3)創(chuàng)建裝配體。

4)創(chuàng)建熱傳導(dǎo)分析步

建立熱傳導(dǎo)分析步,時(shí)長(zhǎng)為3600s。

步長(zhǎng)為60s。

5)設(shè)定表面熱對(duì)流條件

側(cè)面

頂面底面

6)創(chuàng)建邊界條件及載荷

創(chuàng)建體熱流(body heat flux),采用用戶自定義的

創(chuàng)建初始預(yù)定義溫度場(chǎng)

創(chuàng)建用戶子程序dflux.for,內(nèi)容如下

7)劃分網(wǎng)格,,單元類型為DC3D8, 網(wǎng)格劃分結(jié)果如下

8)創(chuàng)建分析任務(wù)

在General 下user subroutine file下選擇創(chuàng)建的用戶子程序。

9)提交任務(wù),并進(jìn)行后處理,查看溫度分布結(jié)果。

文章整體思路源于文獻(xiàn)鋰離子動(dòng)力電池?zé)岱治雠c散熱優(yōu)化

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