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2017-05-24 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網
本文主要對18650型號的鋰離子電池進行仿真熱分析,分析過程使用了用戶子程序DFLUX進行電池熱源的設置。
一、問題描述
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,材料模型可通過前人的文獻獲取。
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、電池內阻、溫度和溫度影響系數(shù)有關。
由電池與電路的基本知識,通過實驗測試我們可以求得電池內阻(歐姆內阻和極化內阻)與荷電狀態(tài)SOC的關系。根據(jù)文獻鋰離子動力電池熱分析與散熱優(yōu)化,我們可以獲取電池以2A恒流放電時內阻R與SOC的關系如下:
SOC公式為SOC=1-(I*t)/(3600*H),式中H為電池容量,2.2 AH。
電池外表面自然對流,電池側面可選擇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,長度65mm,建立模型使用m單位,并創(chuàng)建圓柱坐標系,結果如下
2)建立材料屬性
材料屬性參數(shù)如上所示,結果如下圖
創(chuàng)建界面屬性并賦給幾何體。
點擊
3)創(chuàng)建裝配體。
4)創(chuàng)建熱傳導分析步
建立熱傳導分析步,時長為3600s。
步長為60s。
5)設定表面熱對流條件
側面
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)建初始預定義溫度場
創(chuàng)建用戶子程序dflux.for,內容如下
7)劃分網格,,單元類型為DC3D8, 網格劃分結果如下
8)創(chuàng)建分析任務
在General 下user subroutine file下選擇創(chuàng)建的用戶子程序。
9)提交任務,并進行后處理,查看溫度分布結果。
文章整體思路源于文獻鋰離子動力電池熱分析與散熱優(yōu)化
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