电池常用,但电芯热电耦合难?科学仿真技术轻松解决

news2024/11/10 19:59:19

图片

SimLab 电池热电耦合模型

SimLab 的Battery模块,用于模拟电荷守恒与电池模块中的能量方程耦合。在这种方法中,电芯被建模为一个均匀的介质,可以模拟电压-电流的响应和相关热量的产生。该解决方案具有单电位(single potential )多尺度多维(Multi-Scale Multi-dimensional-MSMD)两种方法。

单电位方法使用等效电路模型(ECM)来表征电压-电流响应,并将其作为能量方程和边界条件中的源项应用,基于电池连接组件(例如端子/片、母线和任何其他导电组件)中电势的电流和端电压降。

MSMD 使用多尺度方法,其中又分为电芯尺度和子域尺度。在该模型中,两个电位场在电芯尺度上解析,它们代表正负极集电器的电位。子域模型(目前仅支持ECM模型)表示从常微分方程系统解中得出的电池的电压-电流响应。子域和电芯尺度之间的域间耦合是通过平均源项来实现的,以消除双电势和能量方程中的任何空间依赖性。电芯尺度到子域的耦合是直接在子域方程中使用空间解析变量实现的。电池模组的端子和母线发热均使用焦耳热模型。

ECM模型支持一阶和二阶,前者具有简单性的优点(例如参数更少),后者提供更准确的电芯的电压响应。单电位方法支持圆柱电芯(cylindrical)、方形电芯(prismatic)和软包电芯(Pouch),而 MSMD 方法目前仅限于软包电芯。

图片

电池电热建模需要详细了解电池中的电化学。例如,温度和集电器电势的任何空间不均匀性都会显着影响电化学,电化学反过来又反馈到热和电响应中。然而,详细电化学在电池包CFD模型中进行模拟时计算量巨大。出于这个原因,开发了MSMD多尺度多维解决方案,在单电芯上结合重要的电化学,并扩展到电池pack级。下图显示了AcuSolve求解器的不同规模的电池模型。

图片

等效电路模型

在等效电路模型(ECM)中,电池的电行为由电路模拟。例如在二阶ECM模型中,电路由三个电阻和两个电容组成,如图所示。

图片

电压-电流关系可以通过求解以下一组电路方程来获得。其中:QAh代表电池的容量,V和I分别是电压和电流。开路电压Vocv、电阻Rs/R1/R2和电容C1/C2是荷电状态SOC和温度的函数。这些参数通常可以通过电芯试验数据的非线性回归获取。

图片

ECM模型中的上述参数用于Bernardi方程,以计算欧姆热的产生(焦耳热效应)和熵体积热的产生(电芯的电化学反应)。dU/dT项代表开路电压随温度的变化。

图片

下面通过一个简单的圆柱电芯模型演示电热耦合分析过程。

在Solution中选择Battery Thermo Electric,设置电芯类型,时间步和总时间。AcuSolve求解过程中除了流动方程、湍流方程,能量方程还会增加一个电学方程。

图片

在电芯的网格建模步骤,需要将电芯本体、阳极、阴极和母线区分,并赋予不同的材料属性。接下来需指定各个电芯的串联、并联关系。SimLab会对电芯自动重新命名,规则采用M#S#P#,M表示模组,S表示串联,P表示并联。

图片

M1S2P2

两个串联和两个并联的18650圆柱电芯

图片

指定电池包的组件

指定电池模组串、并联数量,电参数输入模式,每个电芯电压、电流、荷电状态的范围。

图片

电参数输入模式,用户可以指定电流、电压、功率、充放电倍率曲线C Rate,或者采用标准充电工况参数:

图片

图片

支持两种标准充电工况:恒电流恒电压CC-CV和恒功率恒电压CP-CV。对于CC-CV,充电从恒流或c_rate开始,然后在达到电压限制后切换到恒压充电方法。当电流降至预定义的水平(例如,最小电流或最大 soc)时,仿真将终止。对于CP-CV,初始充电是恒定功率,一旦达到电压限制,就会切换到恒定电压。CP-CV 和 CC-CV模式采用相同的方式终止。 

下图显示典型的 CC-CV 或 CP-CV 充电电流、电压和 SoC 曲线。

图片

图片

在ECM选项中,用户输入电芯容量、开路电压Voc、欧姆内阻、极化内阻和极化电容。 

熵热系数( Entropic heat coefficient )是开路电位相对于温度的导数。它代表电芯中可逆的热量产生。类型支持常量、线性和双线性。

图片

一阶ECM

图片

二阶ECM

ECM参数可以是SOC的函数或者SOC加温度的函数。

图片

电芯的极化内阻和极化电容

图片

表格第一列是温度,第一行是SOC参数

18650 圆柱电芯的ECM参数:

图片

开路电压

图片

欧姆内阻

图片

图片

极化内阻

极化电容

在母线端部分别指定电流和电压边界条件:

图片

电参数设置完毕后,用户输入流体边界条件,例如换热系数、环境温度或水冷通道的流量、水温等等。

图片

点击模型树的update提交CFD计算,演示模型采用8CPU核约计算6分钟。

图片

放电2700秒后的温度、电流密度、电压和SOC:

图片

0~2700 秒电池表面温度动画:

图片


​Altair 技术大会(2024 ATC)重磅来袭,将于今年 9 月分别在杭州和深圳举办,大会以“The Science of Possibility”为主题,邀请国内外知名企业高管和行业专家共聚一堂,探讨企业如何利用仿真革新技术助力工业制造业研发和智能制造领域焕发新生命力。

详细信息请点击:

2024 Altair技术大会 深圳站——9月10日

2024 Altair技术大会 杭州站——9月12日

诚挚邀请您参加本次大会(活动免费,名单需审核),共同探索“The Science of Possibility”!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/2042692.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

创客匠人对话(上):北京惢众教育创办人揭秘如何引爆大事件发售

老蒋创客圈第63期对话标杆直播连麦,本期我们邀请到【惢众身心成长家园平台】王辉老师。为我们“揭秘心理疗愈赛道,首发GMV突破百万的方法论!”,深度分享自己通过原有客源造流量,引爆大事件发售的核心秘籍,拆…

统计绘图:基于networkD3包绘制交互式桑基图

本文介绍通过R包 networkD3 绘制交互式桑基图。 桑基图(Sankey Diagram),由节点(Node)和边(分支,Edge)组成,常用于展示数据的流动和分布情况;其中边的宽度与…

TypeScript 之 JavaScript文件类型检查

启用对 JavaScript 文件的类型检查 在 TypeScript 编译选项 compilerOptions 全部配置项 中,可以通过以下2个属性配置 JavaScript Support: allowJs 是否允许编译 JavaScript 文件。默认值是 false。在默认情况下,TypeScript 编译器只处理 .…

从0开始搭建vue + flask 旅游景点数据分析系统(十二)【完结篇】:用户管理之增删改查、用户信息更新

这一期继续完成用户管理的增删改查和登录用户修改自己信息的功能,首先完成后端接口的功能。 1 后端接口 这边有查询列表接口、查询单个接口、新增接口、修改接口、删除接口这5个接口: #** 用户信息的增删改查 *** # 用户列表 main.route(/users, meth…

离线安装prometheus与Grafana实现可视化监控

简介 prometheus 是一个专为云环境设计的开源系统监控和警报工具,它收集并存储多维度的时间序列数据,通过PromQL查询语言提供强大的数据检索能力,并支持可视化及警报功能。而 Grafana 则是一个开源的数据可视化平台,能够与包括Pr…

2024软件测试面试官在面试的时候会做些什么?

虽然没有了金九银十,但是公司的测试HC还是有完全锁死,断断续续的也在帮着面试一些人。同时星球上也有很多人在关注面试的问题,本文就以自己的经验,从面试官的角度,聊聊面试过程中的那些事。 一、笔试面试官 在面试开…

使用Flv.js无法播放视频

背景 由于项目需要,搭建了一套SRS直播服务,通过直播录制将视频报错并在本地播放。视频存储的格式为flv,所以使用flv.js插件来播放。测试时发现录制的视频无法播放,经过排查找到原因。 报错信息 控制台并无明显报错,…

Keepalived高可用集群--几个实验带你认识集群的坚实后盾

一、KeepAlived的发展 Keepalived起初是为LVS设计的,专门用来监控集群系统中各个服务节点的状态,它根据TCP/IP参考模型的第三、第四层、第五层交换机制检测每个服务节点的状态,如果某个服务器节点出现异常,或者工作出现故障&#…

神经串联式语音转换:对基于串联的单次语音转换方法的再思考 论文笔记

NEURAL CONCATENATIVE SINGING VOICE CONVERSION: RETHINKING CONCATENATION-BASED APPROACH FOR ONE-SHOT SINGING VOICE CONVERSION 笔记 发现问题: 在any-to-any的转换中,由于内容和说话人音色的解耦不足,导致源说话人的音色部分仍保留在转换后的音频中&#x…

Dom4j详细介绍

Dom4j 1.1 解析概览 将数据存储为XML格式后,程序化地访问这些数据变得至关重要。虽然Java基础的IO操作能够实现这一目标,但这一过程往往既复杂又繁琐,尤其是在处理大型文件或需要频繁读写操作的场景下。为了解决这些问题,开发者…

多条折线图修改图例以及自定义tooltip

在图例后面添加所有数据之和修改之后 series 中的name之后导致tooltip也加上了重新自定义tooltip,去掉总量统计 核心代码 监听数据改变计算总量修改name字段自定义 tooltip // 计算每条线的总和 const sum1 this.VALUE1.reduce((acc, val) > acc val, 0); co…

【python】在Python中读取和加解密PDF文件的详细教程与应用实战

✨✨ 欢迎大家来到景天科技苑✨✨ 🎈🎈 养成好习惯,先赞后看哦~🎈🎈 🏆 作者简介:景天科技苑 🏆《头衔》:大厂架构师,华为云开发者社区专家博主,…

Python酷库之旅-第三方库Pandas(082)

目录 一、用法精讲 341、pandas.Series.str.startswith方法 341-1、语法 341-2、参数 341-3、功能 341-4、返回值 341-5、说明 341-6、用法 341-6-1、数据准备 341-6-2、代码示例 341-6-3、结果输出 342、pandas.Series.str.strip方法 342-1、语法 342-2、参数 …

go语言源码解读之数据结构堆

概述 堆(heap),是一种计算中常用的数据结构。本文我们将探讨对的特性、实现细节以及实际应用场景。 基本概念 堆是一种特殊的完全二叉树。堆分为大顶堆与小顶堆。 大顶堆的特点是,父节点的值总是大于或等于其子节点的值。 小顶堆的特点是&#xff0c…

SocialFi新纪元:Match革新金融与社交的融合艺术

前言 Match在SocialFi领域的创新探索,或将金融与社交的融合艺术推向新的高度! SocialFi自带"爆点”属性,Web 3.0巨型流量池 统计数据显示,2023年第三季度,全球约有54亿人活跃在互联网上,而社交媒体领…

江协科技STM32学习笔记(第13章 WDG看门狗)

第13章 WDG看门狗 13.1 WDG看门狗 13.1.1 WDG简介 看门狗就是程序运行的一个保障措施,我们得在程序中定期地喂狗,如果程序卡死了,没有在规定的时间里喂狗,那么看门狗硬件电路就会自动帮我们复位一下,防止程序长时间…

<keep-alive> 一分钟了解

<keep-alive> 一分钟了解 <keep-alive> 是 Vue.js 提供的一个抽象组件&#xff0c;它的主要用途是在页面或组件切换时保留其状态&#xff0c;避免重复执行昂贵的渲染操作&#xff0c;从而提升应用性能。 文章目录 <keep-alive> 一分钟了解 一、 <keep-ali…

Ubuntu如何实现每天定时关机

要在Ubuntu中实现每天定时关机&#xff0c;你可以使用cron来安排定时任务。以下是具体的步骤&#xff1a; 步骤 1: 创建脚本 打开终端。使用文本编辑器创建一个新的文件。例如&#xff1a; nano ~/shutdown_script.sh 步骤 2: 编写脚本 在编辑器中输入以下内容&#xff1a…

华府便利店信息管理系统

TOC springboot239华府便利店信息管理系统 绪论 1.1 研究背景 当前社会各行业领域竞争压力非常大&#xff0c;随着当前时代的信息化&#xff0c;科学化发展&#xff0c;让社会各行业领域都争相使用新的信息技术&#xff0c;对行业内的各种相关数据进行科学化&#xff0c;规…

花四小时,写了个在线实时绘制等值面图小软件,明晚上线,喜欢的小伙伴关注哦

科研党的福音&#xff0c;绘图再也不需要安装一堆软件了&#xff0c;可以在线绘图了&#xff1b; 只需要传入绘制的区间、色值、以及所需要绘制的数据就可以直接出图了&#xff0c;可绘制各种等值面图&#xff0c;比如降水分布&#xff0c;高温分布&#xff0c;人口分布&#x…