配置螺旋电池单元

可以使用 Simcenter Battery Design Studio 设计螺旋缠绕式圆柱型和棱柱型电芯:最大的区别是电芯所缠绕的芯棒的形状。在圆柱型电池单元中,芯棒是圆柱体;在棱柱型电池单元中,芯棒是几何棱柱体。

Simcenter Battery Design Studio 中新建螺旋电芯时,工作区中将显示电池定义窗口:



可以使用电池窗口左侧的节点定义电池的特性和属性。建议从默认尺寸开始。但可以指定极耳配置和用于将数据映射到 Simcenter STAR-CCM+ 中的热网格的数值设置。

极耳垂直对齐

Simcenter STAR-CCM+ 支持螺旋电池单元采用相同面极耳,即正负极极耳位于电池单元同一侧的电池单元配置。

可以在生成器 > Detailed(详细) 节点的垂直对齐选项卡中检查极耳的垂直对齐。以下示例显示了默认圆柱型螺旋电池单元,其中的极耳方向相反。

如果要修改极耳的方向,则在垂直极耳方向框中进行适当的更改。



极耳类型

默认螺旋电池单元定义了以下极耳类型:

  • 正电极:带有中心极耳的涂层极箔
  • 负电极:具有一个侧部极耳的涂层极箔

当然,可以为任一或两个电极指定不同的类型。要修改分配给特定电极的极耳类型,选择适当的节点,即 + Electrode(+ 电极)- Electrode(- 电极)。从类型下拉菜单中,选择新的极耳类型。



如果选择使用多个极耳的极耳类型,则需要指定要使用的极耳数。



  • 要指定极耳数,在 Fix # tabs(固定极耳数) 框中,输入适当的数值。

极耳角度对齐

可以指定绕组中极耳的角度对齐。对于螺旋电池单元,极耳用于定向电池单元中的局部坐标系(用于映射)。如果不指定极耳对齐,将定义局部坐标系原点和 Y 轴(轴向沿电池单元),但无法定义电池单元的 X 轴和 Z 轴。

对齐角度是相对于芯棒的角度,零角度为正 X 轴。从正 Y 轴方向观察时,对于圆柱型电池单元,此角度在逆时针方向测量,对于棱柱型电池单元,此角度在顺时针方向测量。

在先前版本的 Simcenter Battery Design Studio 中,极耳角度相对于电极的起点测量。现在则相对于芯棒测量极耳角度,与电极起点无关。



  • 要对齐绕组中的极耳,激活 Align tabs in winding(对齐绕组的极耳) 框,然后在 Alignment angle, degrees(对齐角度,度) 框中指定极耳开始的角度。

可以使用极耳对齐设置来指定极耳之间的特定角度 (Asep)。为此,指定正电极中极耳的对齐角度 (Apos) 和负电极中极耳的对齐角度 (Aneg),使得角度差 Apos - Aneg = Asep

辐条数

辐条用于螺旋电池单元的离散化,会影响电池单元的缠绕方式。辐条数决定电池单元上将数据映射到热网格的位置。可以减少辐条数以加快计算速度,或者增加辐条数以提高模型精度。

对于圆柱型电池单元,可以指定辐条数。所提供的圆柱型电池单元中的默认值为 50。有效值范围为 50 - 1000。

要设置圆柱型电池单元的辐条数,选择生成器 > Detailed(详细) 节点,然后选择数值设置选项卡。



  • 辐条数框中,指定适当的数值。

必要时可在 Simcenter STAR-CCM+ 中修改辐条数的值,但适用相同的有效值范围。

对于棱柱型电池单元,需要根据芯棒的尺寸和形状指定辐条数。

要设置棱柱型电池单元的辐条数,选择生成器 > Detailed(详细) 节点,然后选择数值设置选项卡。



  • 侧部增量框中,指定适当的值。

    芯棒每一侧的辐条数是边长除以增量得到的值。可以在绕组叠片选项卡中查看和修改芯棒宽度和厚度。

  • 棱角框中,指定适当的角度。

    每个角上的辐条数是 90 除以该指定角度得到的值。最小值为 10 度(9 分度),最大值为 22.5 度(4 分度)。如果指定的角度无法整除 90,则 Simcenter Battery Design Studio 会自动使用最接近的整数辐条数。