Eq. 5.8中的第三项,电池终端的ASI(ASIterm,cell),包括正、负电池终端的电阻,如Eq. 5.17所示。这些端子的尺寸由端子外部部分的宽度(Wterm,ext,详细信息参见图5.5)、用户定义的端子厚度(δterm,i,正极默认为1.2 mm,负极默认为0.8 mm)和端子的长度(Lterm,cell)设置。端子的长度乘以1.2,产生有效长度,其中包括额外的20%,以考虑接触电阻。连接器的ASI是公式5.8中ASI求和的最后一项。这个ASI依赖于Rcnct,它包括电芯、模组和电池组连接的电阻。在式5.8中,包括每个电芯的正极面积(Apos)和电芯的数量(Ncell),以便在所有电芯中分配该电阻,从而将携带电流的总系统损耗转换为每个电芯的损耗。Rcnct的计算详见式5.18,连接损失的各个来源如下:在Eq 5.18中,下标cell、mod和pack分别表示cell、module和pack级别上的连接电阻。Rcnct中,cell为所有电芯间互连电阻,计算公式如下:式中,σCu, Aicnct,cell, σCu, Aicnct,cell分别为铜链接的电导率,面积,有效长度。Ncell/mod、Ncell、||和Nmod分别为模组中的电芯数、并行电芯数和电池包中的模组数。电芯连接的有效长度和面积取决于电芯和端子的尺寸,根据公式5.20和5.21:其中δcell为电芯厚度,Lterm,ext为电芯极柱长度,δcnct,cell为电芯连结片厚度(默认为1mm)。关于电芯端柱尺寸的详细信息请参见第5.2.5节中的图5.5。模组连接电阻包括电芯连接到模组端柱(包括额外的电芯互连)上的电阻、模组端柱上的电阻以及模组间互连中的电阻。其计算公式如下:式5.23 ~ 5.25中,l和A分别为有效长度和有效面积,下标tab,mod;term,mod;icnct,mod分别为模组极耳、端柱、连接片。假定铜用于所有组件。在式5.23中,括号中的第二项说明了与tab建立连接所需的额外电芯互连,而在式5.19中没有说明。实际上,cell是考虑串联和并联cell连接的因素。如果Ncell,||等于3,它的值为1/4;如果Ncell,||等于4,它的值为5/16;如果Ncell,||等于其他值,它的值为零。即不考虑超过4个电芯并联的情况。在式5.25中,Nmod/row为每行模组数,Nrows of mods为电池包中模组的行数。模组极耳、端柱、连接片是根据预先确定的导体允许温升速率计算确定的。第5.6节将更详细地解释这种方法。模组极耳的有效长度(l_tab,mod)等于极耳长度的一半(0.5×Ltab,mod)。模组端柱的有效长度(Lterm,mod)小于端柱长度(Lterm,mod) 10mm。有效长度(l_tab,mod和l_term,mod)小于实际长度,以说明部分极耳和端柱彼此插入而不是导通路径的一部分。模块互连有效长度(licnct,mod)为输入参数,默认值为6cm。有关模组零件大小的详细信息,请参见第5.3.2节。公式5.18中的最后一组电阻是用于连接pack的。它们由母线电阻和端柱电阻组成,计算公式如下:其中下标BB,term;BB,mod;其中,pack分别指与端柱相连的母线(bus bar)、连接模组的母线和pack端柱。母线排的数目(NBB, term和NBB,mod)取决于模组的配置,其计算方法见章节5.5.1。母线的有效长度等于它们的总长度(LBB,term和LBB,mod)。pack端柱的有效长度是一个默认值为12厘米的输入。母线和端柱的面积是使用相同的模组温升率来计算的,参见第5.6节。ii-3) ASIP和ASIE的确定在电芯设计模型中,方程5.1和5.4中分别使用了两个独立版本的ASI,分别用于能量ASI (ASIE)和功率ASI (ASIP)。ASIE指恒定C/3放电时的电阻,ASIP指大功率脉冲时的电阻。两者都是使用Eq. 5.8计算的,但ASIechem,ref的值不同,出现在Eq.5.9中。在放电脉冲期间,根据用户输入的电池ASI数据确定ASIP和ASIE。BatPaC需要三组默认的ASI数据作为“Chem”工作表的输入:i) ASIechem,参考两秒进入高功率脉冲(ASI2s,0), ii) ASIechem,参考十秒进入高功率脉冲(ASI10s,0), iii) 使用公式5.11和5.12计算默认情况下的界面电阻(ASIintf,pos,0和ASIintf,neg,0)。在0-100% SOC范围内需要ASI2s,0和ASI10s,0,增量为10%,并且对应于ASIechem,参考' Chem '工作表中列出的默认属性的电芯。ASI2s,0和ASI10s,0的值可以通过实验或通过模拟确定。对于BatPaC中的默认化学体系,它们是使用浓缩溶液理论制定的锂离子电池的连续级模型确定的。NMC532-石墨电池模型的一个例子可以在最近的出版物[15]中找到。默认的界面电阻(ASIintf,pos,0和ASIintf,neg,0)是从默认情况下的输入计算出来的,即默认电极厚度,电极比表面积,活性材料交换电流密度,脉冲C rate,限制电流和限制C rate。在“Chem”工作表中提供了默认化学体系的计算,以显示改变这些参数应如何影响界面电阻。在更新或覆盖默认的ASI值时,应该小心,以确保所有耦合参数都更新了。例如,请注意,“Chem”工作表中提供的默认ASI值对应于初始温度为25°C的绝热操作。从0到100% SOC的ASI2s,0和ASI10s,0和ASIintf,pos,0和ASIintf,neg,0是BatPaC提供所有用户定义的脉冲长度和启动SOC的ASI所需的。回想第3节,用户可以在“Dashboard”中覆盖默认的功率要求,以设计独特的脉冲持续时间和soc。为了使BatPaC能够处理所有可能的情况,我们使用了一个模拟数据集来建立相关性,该数据集是在各种操作和设计参数的绝热条件下放电的锂离子电池。初始soc从20%到90%不等。C-rate从1到12C不等。电极负载范围为1至4Ah cm-2。为了增加数据集的多样性,对快速和缓慢的质量传输进行了模拟,分别使用Bruggeman指数为1.5的电极和Colclasure等人的指数(范围从2到2.5)[16,17]的隔膜。此外,还模拟了三种锂离子化学体系(NMC532 -石墨、LFP -石墨和LFP-LTO)。这些化学体系对在电极孔隙率、粒径、动力学性质、电极电导率和热力学行为方面各不相同。该数据集用于建立预测默认电化学ASI (ASIechem,0)作为SOC和脉冲持续时间函数的相关性。具体如下:其中ASI2s,SOC和ASI10s,SOC分别指脉冲开始时SOC的默认2秒和10秒ASI。它们分别通过插入“化学”工作表中提供的ASI2s,0与SOC和ASI10s,0与SOC数据来确定。ASIintf,0是默认情况下正极(ASIintf,pos,0)和负极(ASIintf,neg,0)的组合界面电阻。它的值不依赖于SOC。T是脉冲的持续时间,单位是秒。ASI10s,SOCe是默认的,在脉冲结束时在SOC上采取10秒的ASI。它是通过首先根据初始SOC,脉冲持续时间和C-rate确定结束SOC来计算的。然后,通过插入ASI10s,0与最后SOC的“化学”工作表中提供的SOC数据来确定ASI10s,SOC。ASI10s,SOCe和ASI10s,SOC之间的差异包含在Eq 5.27中,以捕获由于脉冲期间OCV移位而导致的ASI增加。图5.2显示了Eq 5.27与模拟脉冲之间的良好一致性。(未完待续~)来源:小明来电