AMESim锂离子电池包电化学机理模型

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AMESim锂离子电池包电化学机理模型

2024-06-30 04:12| 来源: 网络整理| 查看: 265

AMESim锂离子电池包电化学机理模型

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文章目录 AMESim锂离子电池包电化学机理模型前言一、模型的使用二、变量与参数1.外部变量2.内部变量3.参数 三、模型的计算1、电化学模型2、老化模型3、热模型 总结

前言

ESSBATPEC01是一个电池包的等效电路模型。基于电化学反应方程,模型精确描述了电池包内部发生的化学反应,如:电荷转移、浓溶液扩散等。模型考虑了SEI膜生成过程中发生的锂损耗,该模型的建立基于Prada在2012年发表的论文。

一、模型的使用

ESSBATPEC01是电池包模型。如果要对单体建模可以使用ESSBATCEC01替代。 不同类型模型的对比:

ESSBATPSQS01是一个仅考虑开路电压和内阻的简化等效电路模型。ESSBATPA01是一个先进的可以激活不同现象的等效电路模型(其实是一个多阶的等效电路模型)。ESSBATPEC01是一个等效电路模型。

使用ESSBATPEC01模型,需将模型的负极接地。如果正极接地,使用ESSBATPEC02代替。 在这里插入图片描述

二、变量与参数 1.外部变量

在这里插入图片描述

端口号名称变量名默认值1-1I2的复制I1无1-2端口1的电势V1无2-1端口2的电势V2V1+U2-2端口1的电流I2无3-1端口3的热流率dh3无3-2温度T3无4-1荷电状态SOC无 2.内部变量

在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

3.参数

实数型参数 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 整型参数 在这里插入图片描述 公式参数 在这里插入图片描述

三、模型的计算 1、电化学模型

ESSBATPEC01是一个单相的电池包模型,示意图的单相电用白点表示。相关的电流、电压数值和符号如下图所示: 在这里插入图片描述 在这个子模型中有两类主要的参数需要设置。一类是表征被建模对象的结构和电化学特性的物理参数;一类是表征方程求解的数学参数。 物理参数中包括电池包定义参数、预标定参数和用户定义参数:

电池包定义参数:电池包由多个单体串并联组成,电池包容量与单体容量的关系取决于串并联数,其他参数基于单体选取,正负极、电解液的变量也指一个单体的数值。预标定参数:正极材料可选LFP/NCM;负极可选C/LTO;电解液可选EMC/DMC。用户定义参数:有许多参数可以被用在模型方程中计算,如下表所示:

在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 该模型还能将电池的老化考虑在内,有两种老化模式:

静态老化:负极SEI膜生成造成的锂损失,锂损失量作为电池容量衰减的指标,损失量在仿真过程中是常数。动态老化:假设老化机理仅包括负极极片的SEI膜生长,电池的化学反应状态基于该假设计算。基于0%SOC时的正负极嵌锂率,以及因SEI膜生成消耗锂的容量衰减,可以考虑可循环锂的回收对负极嵌锂率进行修正。SEI膜的计算基于SEI膜孔隙率和物性参数得到,SEI膜的溶剂浓度可以手动调整也可以参考其他参数自动调整。

为了求解固相颗粒(一维球形几何)和液相(一维线性几何)中的输运方程,将不同的空间划分为元素。您可以为两个固相颗粒以及液相(正极、隔膜和负极)设置这些元素数。 在Butler-Volmer方程中,两个电极均采用了poskintype和negkintype参数来确定交换电流密度的计算方式,建议对两个电极设置相同的解法。

该子模型根据锂离子电池的外部信号和内部状态计算其电压和产热量。所选择的方法是伪二维 (P2D)模型的简化,称为单粒子模型(SP),其中固相被建模为单个粒子。图1给出了该方法的原理图。在这一章中,将描述对电特性和热特性的计算。 在这里插入图片描述 模型的主要假设有:

当I>0时,表示充电;I


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