【Fluent】电池ECM等效电路模型demo

ECM等效电路模型是用电路中的电器元件，如电阻、电容、电压源、电流源等构建电路来模拟电池的电性能。ECM模型因为是基于经验的方法，所以需要相关试验数据来进行参数拟合。ECM模型计算量很小，求解效率很高，同时由于 ECM等效电路中存在RC并联结构，其对负载剧烈变化工况的跟随性较好。

在Fluent中关于ECM模型在参数拟合的时候有4参数（4P）和6参数（6P）两种选项，其区别在于4P ECM电路中只有一组RC并联，6P ECM电路中有两组RC并联结构。在绝大多数工程应用中，6P ECM模型在鲁棒性、计算精度等方面是最好的，所以如无特殊情况，均建议大家以6P ECM来进行相关仿真。

下图为典型的6P ECM(等效电路)子模型，里面共有6个参数，Vocv代表开路电压，Rs代表电池内阻，R1/C1和R2/C2分别代表两组RC并联结构的电阻和电容。

下图为6P ECM的控制方程

对于ECM模型仿真而言，需要的试验测试数据为HPPC数据，但因HPPC数据并无行标或企标，故本文根据经验给出偏保守的建议如下：

建议做一系列SOC下HPPC 

    ◦每隔10%或5% SOC

    ◦在两端加密测点，1%及99% SOC 

•建议在不同温度下做上述HPPC 

    ◦-15℃，0 ℃，20 ℃，40 ℃ 

•脉冲电流及脉冲时长 

    ◦确保脉冲过程中soc变化小于0.5% 

•取样频率 

    ◦在脉冲段加密 

•取样时长 ◦松弛段电压回升至少2/3

采用基于经验的电化学模型之后，可不必对电池内部详细的三维结构进行详细建模，对于宏观物性的计算采取等效的方法，如下图。

一般来说，后处理分别两大类，定性的后处理和定量的后处理。其中常见的定性后处理有云图、矢量图、流线图、动画、粒子图等；定量的后处理有监测点值、积分、XY线图等。本案例对两大类后处理均有涉及。

以上内容出自业已出版的《ANSYS电池仿真与实例详解-流体传热篇》，与此同时出版的还有另一本《ANSYS电池仿真与实例详解-结构篇》，内容涵盖了ANSYS软件在电池共轭传热、电化学、水管理、热失控、结构强度、应力应变、振动模态、挤压碰撞、针刺跌落、疲劳寿命等常见锂电池或燃料电池仿真场景的具体应用。

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