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基于PDE方法结合等效电路原理的锂离子电池外短路仿真
Publié en 2019
锂离子电池外短路是被受关注的锂电池安全问题之一，当电池发生外短路时，瞬间电流极大，电芯内部会产生大量的热，当温度达到一系列副反应发生的温度将引发热失控。因此锂电池外短路仿真有着极为重要的意义。本模型通过数学模块的PDE接口及传热模块的耦合实现。电学模块通过PDE设置（0维），其核心利用电池剩余电量作为变量，通过COMOSL中内置的偏微分方程接口，将剩余电量对时间的偏导数作为流经电池的总电流。在偏微分方程中定义因变量qc,控制方程中ea为质量系数，da为阻尼系数，为守恒通量，f为源相，当ea设置为1，da设置为1，设置为0，源相f设置为-Is时，此时方程变为所需要方程。定义变量a=qc/q0，其中qc为剩余电量，q0为初始电量，a为荷电状态（SOC）。其中Is、Us为短路时的电流和电压，Ue和R分别为开路电压(OCV)和内阻。Is=Ue(a)/(R(a)+R0)，Us=Ue(a)R0/(R(a)+R0)，开路电压Ue 、内阻R随SOC变化数据来源于实测。通过热源Q= IsUs实现传热模块和电模块的耦合。为了更直观地研究锂离子电池在发生短路时电流、电压、温度变化情况，暂时不考虑副反应产热及实际电池的安全装置保护。
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