?設(shè)置正確的功率，是控制仿真精度的關(guān)鍵因素之一

在上一篇文章《鋰離子電池直流內(nèi)阻測試研究》中，我們了解到電芯的直流內(nèi)阻是隨時間不斷變化的，并且在充電和放電以及不同的電流大小時，直流內(nèi)阻都不一樣，意味著實際工作時電芯的功率是隨時間不斷變化的。

??前言??

當我們進行穩(wěn)態(tài)仿真時，使用固定的功率，只要功率設(shè)定的合理，仿真結(jié)果并不會有太大的偏差，但當我們需要進行瞬態(tài)分析時，我們繼續(xù)使用固定的功率進行仿真的話，仿真結(jié)果可能就會有較大的誤差，所以我們需要去減小誤差的話，設(shè)置正確的功率隨時間變化的曲線是一個路徑。

當然，瞬態(tài)分析時，影響我們仿真的結(jié)果較多，包括所有材料的導熱系數(shù)，比熱容，密度，以及模型的精準度。而提到電芯的比熱容又是一個難題，電芯為復合材料，需要得到電芯的比熱容一般有兩種方法：

(1)采用理論辦法，通過對電芯各組分材料(已知比熱容)進行質(zhì)量加權(quán)平均，最終完成單個電芯平均比熱容的計算；

(2)采用實驗和理論的綜合辦法，在自制絕熱設(shè)備或加速絕熱量熱儀中對電芯進行充放電，記錄電芯電壓、溫度、充放電時間等數(shù)據(jù)，再根據(jù) Newman 等人提出的電池熱理論模型，理論計算得到電芯發(fā)熱功率，最終通過公式Q=c m △T反算得到單個電芯平均比熱容；這一方法我們將在后面的文章進行實踐。

講回本文的在flotherm中如何設(shè)置功率隨時間變化的曲線，首先我們需要得到電芯在不同電流下的直流內(nèi)阻（注意是直流內(nèi)阻，根據(jù)上一篇文章的測試方案測試可得，規(guī)格書上標注的一般為交流內(nèi)阻，在無法測得直流內(nèi)阻的情況下，一般認為直流內(nèi)阻是交流內(nèi)阻的2-2.5倍）再通過公式Q=I2*R計算出各個時間的功率。

?案例分析?

下面以一個案例進行操作講解，25℃環(huán)境條件，在密閉機箱內(nèi)放置32個50Ah方形電芯，2.2C放電再1C充電單個循環(huán)的過程，并且不使用風扇，需要了解此循環(huán)是否會有過溫風險，電芯參數(shù)如下:

電芯容量50Ah

標稱電壓3.2V

工作溫度充電：0℃~45℃

放電：-20℃~60℃

重量1.5Kg

尺寸L*W*T: 189*115.2*36.5mm

表一：50Ah磷酸鐵鋰方形電芯參數(shù)

1. 搭建簡單模型，在一個密閉機箱內(nèi)放置32個50Ah方形電芯。

圖1：結(jié)構(gòu)簡易模型

2. 在flotherm中建立一個功耗為1W的Thermal，如圖2

圖2：功耗設(shè)置

3. 創(chuàng)建一個Transient Attribute，此次為2.2C放電再1C充電的過程

圖3：創(chuàng)建Transient Attribute

4. 如圖4所示設(shè)置參數(shù)，type選擇profile

圖4：設(shè)置Transient Attribute

5. 點擊Click To Edit編輯,?time為時間，multiplier為基礎(chǔ)功率的乘數(shù)，在此步驟中可在Excel表格中計算好功率隨時間變化的的數(shù)據(jù)，再點擊import CSV File導入Excel文件（注意保存的Excel文件需要為CSV格式）

圖5：參數(shù)設(shè)置

6. 根據(jù)設(shè)置好的參數(shù)進行計算，查看溫度曲線圖，可以看到電芯在放電時由于采用2.2C放電，放電電流較大，溫度上升明顯，而在充電時采用1C充電，溫度上升緩慢。

圖6：溫度曲線圖

圖7：溫度示意圖

結(jié)論：本案例在環(huán)境溫度為25 ℃，采用2.2C放電1C充電單個循環(huán)的充放電模式，循環(huán)結(jié)束電芯最高溫度49.2℃，高于電芯充電安全溫度。

THE END

文章有用就關(guān)注“做個熱設(shè)計”微信公眾號吧