Гомогенизация цилиндрического элемента батареи в SIMULIA Abaqus
Литий-ионный аккумулятор популярен в электромобилях, гибридных автомобилях, а также в потребительских товарах. Чтобы предсказать структурное и тепловое поведение батареи в электромобиле, требуется численная модель элемента батареи. Обычно большой размер подробной численной модели элемента используется для прогнозирования точного поведения элемента батареи. Однако детальная численная модель элемента батареи не может быть использована в модуле, так как размер модели модуля становится очень большим с детальной моделью элемента. Например, для цилиндрического аккумуляторного элемента один модуль содержит около 400 аккумуляторных элементов. В одном модуле может быть более 400 миллионов элементов, если в одной аккумуляторной ячейке 1 миллион элементов.
Важно уменьшить размер ячейки батареи, сохранив при этом точность результатов на уровне модуля. Гомогенизация желейного рулета в аккумуляторной ячейке — один из способов уменьшить размер ячейки без ущерба для точности.
SIMULIA Isight и Abaqus для создания гомогенизированной модели элемента батареи
Следуя исследованиям Xu’s* (см. ссылку ниже), команда Dassault Systèmes использовала Abaqus и Isight для создания гомогенизированной модели элемента батареи. Благодаря преимуществам различных моделей материалов в Abaqus надлежащие параметры материала могут быть оптимизированы с помощью экспериментальных данных. Для сопоставления экспериментальных данных с результатами моделирования SIMULIA Abaqus используется лучший инструмент оптимизации и автоматизации SIMULIA Isight. Существует множество компонентов, которые можно использовать в различных рабочих процессах в SIMULIA Isight. Одним из важных компонентов является компонент сопоставления данных, который представляет собой инструмент для сопоставления результатов моделирования с эталонными данными. Благодаря возможности сопоставления данных в Isight правильные параметры материала могут быть получены с эталонными экспериментальными данными. С помощью этого рабочего процесса можно получить правильную модель материала для рулета с желе, и модель материала зависит от деформации, скорости деформации и SOC. При таком гомогенизированном подходе
Используя гомогенизированную модель элемента батареи, можно выполнить несколько анализов, таких как статический анализ, анализ вибрации, случайный отклик и анализ падения на модульном уровне. Как показано на рисунке, пользователь может зафиксировать эквивалентную пластическую деформацию при деформации желейного валика во время анализа падения. Наблюдая за эквивалентной пластической деформацией, можно также предсказать явление короткого замыкания. Разработанная модель ячейки батареи также может быть использована для оценки статической и динамической жесткости модуля в зависимости от SOC.
*Ссылка: J. Xu, B. Liu, X. Wang, D. Hu, Расчетная модель литий-ионной батареи 18650 с сопряженными зависимостями скорости деформации и SOC, Applied Energy 172 (2016) 180–189.
Ссылка на источник: 3ds.com