模拟锂离子电池的散热

阅读全文，简要了解如何在 COMSOL Multiphysics® 软件中通过三个顺序研究来创建锂离子电池模型。在文章结尾，我们为您附上了教学模型的下载链接。

液冷式锂离子电池模型

本文讨论的锂离子电池模型模拟了液冷式锂离子电池堆中若干电池单元和铝制冷却鳍片的温度分布。

锂离子电池的几何结构，它由三个电池单元、一个入口连接器通道和一个冷却鳍片中的出口连接器通道构成。

该模型基于以下两个假设：

1. 可以使用电池堆的平均温度来计算电池材料和冷却液材料的属性
2. 载荷循环中的发热波动明显慢于电池堆内的热传递

对于模型而言，这意味着什么呢？如果电池堆内的温度变化很小，第一个假设便可行。第二个假设仅仅意味着，在载荷循环中给定电池热源和给定工作点上的热平衡是准静态的。（准静态过程简化了热理论研究。）

支持第二个假设：根据第一个散热鳍片中的速度大小，可以推断出液体在板内的滞留时间仅仅持续了数秒。

该模型依次使用COMSOL Multiphysics和附带的“电池与燃料电池模块”和“传热模块”连续求解，每个物理场接口对应一个研究（总共三个）。首先，对液冷式电池堆的流体流动进行模拟。使用与水相同的材料属性来模拟流体，并使用输入温度来计算流体。这与上文中的第一个假设一致。

接着，执行时间依赖性研究，不过仅求解一维电池模型。在本示例中，假设电池模型的温度与冷却液的入口温度相同。最后，执行稳态研究，求解电池堆的准静态温度。该步骤结合了前两个步骤：它使用了第一步的流速和第二个研究中时间依赖性仿真的最后一个时间步的平均热源。

锂离子电池的温度。单个电池单元（xz平面）内的温度变化大于电池堆内的纵向（y轴）温度变化。

冷却液的温度。

如果您希望学习如何自行构建此模型，可以点击下方的“案例下载”按钮来下载教学模型，或者通过软件中的“案例库”访问该模型。

编者按：本篇博客文章于 07/24/2017 更新。