模擬鋰離子電池散熱

本文簡要介紹了如何在 COMSOL Multiphysics? 軟體中創建鋰離子電池模型。點擊文末的 「閱讀原文」，查看教學模型，以及詳盡的操作教程。

液冷式鋰離子電池模型

本文討論的鋰離子電池模型模擬了液冷式鋰離子電池堆中若干電池單元和鋁製散熱鰭片的溫度分布。

鋰離子電池的幾何結構，它由三個電池單元、一個入口連接器通道和一個散熱鰭片中的出口連接器通道構成。

該模型基於以下兩個假設：

1. 可以使用電池堆的平均溫度來計算電池材料和冷卻液材料的屬性
2. 載荷循環中的發熱波動明顯慢於電池堆內的熱傳遞

對於模型而言，這意味著什麼呢？如果電池堆內的溫度變化很小，第一個假設便可行。第二個假設僅僅意味著，在載荷循環中給定電池熱源和給定工作點上的熱平衡是准靜態的。（准靜態過程簡化了熱理論研究。）

根據第一個散熱鰭片中的速度大小，可以推斷出液體在板內的滯留時間僅僅持續了數秒。（可支持第二個假設）

該模型依次使用 COMSOL Multiphysics 和附帶的「電池與燃料電池模塊」和「傳熱模塊」連續求解，每個物理場介面對應一個研究（總共三個）。首先，對液冷式電池堆的流體流動進行模擬。使用與水相同的材料屬性來模擬流體，並使用輸入溫度來計算流體。這與上文中的第一個假設一致。

接著，執行時間依賴性研究，不過僅求解一維電池模型。在本示例中，假設電池模型的溫度與冷卻液的入口溫度相同。最後，執行穩態研究，求解電池堆的准靜態溫度。該步驟結合了前兩個步驟：它使用了第一步的流速和第二個研究中時間依賴性模擬的最後一個時間步的平均熱源。

鋰離子電池的溫度。單個電池單元（xz 平面）內的溫度變化大於電池堆內的縱向（ y 軸）溫度變化。

冷卻液的溫度。

如果您希望學習如何自行構建此模型，可以點擊下方的「案例下載」按鈕來下載教學模型，或者通過軟體中的「案例庫」訪問該模型。

經授權轉載自http://cn.comsol.com/blogs/，原作者 Fanny Littmarck 。

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