 |
انتشار فرار حرارتی در بسته باتری
معرفی
به دلیل سوء استفاده، مانند اتصال کوتاه داخلی یا خارجی یا گرمایش بیش از حد، یک سلول باتری جداگانه ممکن است به سمت گرما برود که در طی آن سلول باتری مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند. اگر حرارت کافی بین سلول های مجاور در طول یک رویداد فرار حرارتی منتقل شود، سلول های همسایه نیز به فرار حرارتی می روند.
یک فرار حرارتی که در کل بسته منتشر می شود یک خطر ایمنی جدی است. هنگام طراحی یک بسته باتری، باید اقداماتی برای کاهش انتشار فرار انجام شود.
این آموزش انتقال حرارت و در نتیجه انتشار فرار حرارتی را در بسته ای متشکل از 20 سلول استوانه ای با استفاده از منابع حرارتی مبتنی بر رویداد شبیه سازی می کند.
برای آشنایی کلی با رابط بسته باتری، کاربر همچنین به آموزش توزیع حرارتی در بسته باتری های استوانه ای مراجعه می کند .
تعریف مدل
شکل 1 هندسه مدل را نشان می دهد. بسته شامل 20 باتری استوانه ای در پیکربندی 5s4p (یعنی: 5 رشته سریال از 4 باتری که به صورت موازی کوپل شده اند). دو قاب نگهدارنده پلاستیکی برای ثابت کردن محل باتری و فاصله سلول به سلول استفاده می شود. کانکتورهای سریال به پایانه های باتری و کانکتورهای موازی نیز به نوبه خود به کانکتورهای سریال در میانه راه بین سیلندرهای باتری جوش داده می شوند. یک بسته بندی پلاستیکی نازک کل بسته را در بر می گیرد و در نتیجه محفظه ای از هوای آرام را در اطراف سیلندرهای باتری تشکیل می دهد.
مواد زیر از کتابخانه متریال داخلی استفاده می شود:
• | نگهدارنده های پلاستیکی: پلاستیک اکریلیک |
• | کانکتورها و پایانه های باتری: Steel AISI 4340 |
• | محفظه هوا: هوا |
مدل بسته باتری به روشی مشابه در آموزش توزیع حرارتی در بسته باتری‌های استوانه‌ای ، با استفاده از رابط بسته باتری همراه با یک رابط انتقال حرارت و یک گره چندفیزیکی گرمایش الکتروشیمیایی تنظیم شده است. گره لایه های باتری در انتقال حرارت برای تعریف خواص ناهمسانگرد سیلندرهای خمیر استفاده می شود.
بسته از حالت شارژ اولیه 25٪ با نرخ 2C شارژ می شود. گره Charge-Discharge Cycling برای کنترل جریان بار استفاده می شود به طوری که وقتی ولتاژ پک از 21 ولت بیشتر شد روشن می شود. دمای بسته اولیه برابر با دمای محیط 30 درجه سانتی گراد تنظیم می شود .
شکل 1: هندسه مدل.
فرار حرارتی سلول با استفاده از گره‌های رویداد حرارتی در رابط بسته باتری مدل‌سازی می‌شود. در آغاز یک رویداد حرارتی در یک سیلندر باتری، یک منبع حرارت وابسته به زمان همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است با aa کل گرمای آزاد شده برابر با 22 کیلوژول آزاد می شود. مشخصات حرارتی از Ref. 1 . با توجه به از دست دادن الکترولیت و در نتیجه افزایش مقاومت‌های باتری داخلی، مقاومت اهمی مدل باتری مربوطه در هر سیلندر در هنگام ایجاد یک رویداد حرارتی حدود دو مرتبه افزایش می‌یابد.
برای شروع انتشار فرار حرارتی، فرض بر این است که یک سلول در مرحله اولیه چرخه شارژ (به دلیل اتصال کوتاه داخلی یا موارد مشابه) شروع به کارکرد نادرست می کند. راه اندازی سلول نادرست به صراحت تنظیم شده است تا در t = 1 دقیقه در شبیه سازی شروع شود. برای سلول‌های باقی‌مانده، رویدادهای حرارتی زمانی آغاز می‌شوند که حداکثر دمای یک سلول جداگانه از 80 درجه سانتی‌گراد فراتر رود.
شکل 2: منبع حرارتی که در یک سلول باتری جداگانه آزاد می شود، زمانی که یک رویداد حرارتی ایجاد می شود.
نتایج و بحث
شکل 3 ولتاژ بسته و حداکثر دمای باتری را در بسته در برابر زمان نشان می دهد. شیب های تند در منحنی دما نشان دهنده آغاز رویدادهای حرارتی است. در آغاز هر رویداد، یک جابجایی کوچک در منحنی ولتاژ پک نیز دیده می‌شود که مربوط به افزایش مقاومت سلولی است که بر توزیع جریان در بسته تأثیر می‌گذارد.
در دقیقه اول، تنها یک افزایش جزئی دما قابل مشاهده است. این به دلیل گرمایش ژول و سایر فرآیندها در طول عملیات شارژ عادی است. پس از شروع اولین فرار سلولی در 1 دقیقه، افزایش شدیدی در حداکثر دما وجود دارد، پس از آن یک زمان انکوباسیون چند دقیقه ای وجود دارد تا گرمای کافی به سلول همسایه پخش شود تا فرارهای متوالی ایجاد شود. پس از شروع این فرار دوم، فواصل بین فرارهای سلولی متوالی کوتاهتر می شود.
پس از حدود 10 دقیقه، حداکثر ولتاژ شارژ به حد مجاز رسیده است و شارژ بسته خاموش می شود. با این حال، فرار حرارتی پس از این نیز به انتشار در بسته ادامه می دهد.
چند دقیقه بعد، تمام سلول‌ها از حالت حرارتی خارج می‌شوند و حداکثر دما به آرامی شروع به شل شدن می‌کند و به دمای 30 درجه سانتی‌گراد می‌رسد .
شکل 3: ولتاژ بسته و حداکثر دمای باتری در بسته.
دمای موجود در بسته، به استثنای حوزه هوا، در زمان های مختلف در شکل 4 نشان داده شده است .
شکل 4: نمودارهای سطح دما در زمان های مختلف.
ارجاع
1. PT Coman، EC Darcy، و RE White، “مدل فرار حرارتی ساده شده برای کمک به طراحی یک بسته باتری لیتیوم یون ایمن جدید”، J. Electrochem. Soc. ، جلد 169، ص. 040516, 2022.
مسیر کتابخانه برنامه: Battery_Design_Module/Thermal_Management/thermal_runaway_propagation
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت انتخاب فیزیک ، Electrochemistry>Batteries>Battery Pack (bp) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، Heat Transfer>Heat Transfer in Solids (ht) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
7 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
8 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
دنباله هندسه را از یک فایل وارد کنید.
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید و Insert Sequence را انتخاب کنید . |
2 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل thermal_runaway_propagation_geom_sequence.mph دوبار کلیک کنید . |
3 | در کادر محاوره‌ای Insert Sequence ، هندسه 1 را در لیست انتخاب هندسه برای درج انتخاب کنید . |
4 | روی OK کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
هندسه وارداتی را بررسی کنید. برای مشاهده ویژگی‌های هندسه داخلی، می‌توانید رندر و شفافیت قاب سیم را فعال یا غیرفعال کنید.
6 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
7 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Transparency در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
هندسه 1
در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Geometry 1 را جمع کنید .
تعاریف جهانی
پارامترهای هندسه
برخی از پارامترهای هندسه همراه با دنباله هندسه وارد شدند.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات پارامترها ، هندسه پارامترها را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
پارامترهای فیزیک
برخی از پارامترهای اضافی مورد نیاز برای تنظیم فیزیک را وارد کنید.
1 | در نوار ابزار Home ، روی  پارامترها کلیک کنید و Add>Parameters را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، Physics Parameters را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Parameters را پیدا کنید .  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل thermal_runaway_propagation_physics_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
برخی از مواد را از کتابخانه متریال داخلی اضافه کنید.
3 | در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید . |
4 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
5 | در درخت، Built-in>Acrylic plastic را انتخاب کنید . |
6 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
7 | در درخت، Built-in>Steel AISI 4340 را انتخاب کنید . |
8 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
آب (مت1)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست انتخاب ، محفظه هوا را انتخاب کنید . |
پلاستیک اکریلیک (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Acrylic plastic (mat2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Holders (قسمت 3 – دارندگان 1) را انتخاب کنید . |
فولاد AISI 4340 (mat3)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Steel AISI 4340 (mat3) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه هادی ها (قسمت 2 – هادی ها 1) را انتخاب کنید . |
بسته باتری (BP)
رابط بسته باتری فقط در حوزه باتری و هادی فعال است.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Battery Pack (bp) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بسته باتری ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، باتری ها و هادی ها را انتخاب کنید . |
باتری ها
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Battery Pack (bp) روی Batteries کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات باتری ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، باتری ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت تنظیمات بسته باتری را پیدا کنید . در قسمت متنی Q pack,0 ، Q_pack را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی SOC pack,0 ، SOC_0 را تایپ کنید . |
پتانسیل تعادل سلولی 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Cell Equilibrium Potential 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پتانسیل تعادل سلولی ، بخش Open Circuit Voltage را پیدا کنید . |
3 |  روی پاک کردن جدول کلیک کنید . |
4 |  روی Load from File کلیک کنید . |
5 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل thermal_runaway_propagation_E_OCP_data.txt دوبار کلیک کنید . |
در این آموزش مقدار پیش فرض 0 را برای مشتق دمای ولتاژ مدار باز برای تمام مقادیر SOC نگه می داریم. دلیل آن این است که در طول فرار حرارتی، دمای بسیار بالایی انتظار می‌رود، که به نوبه خود باعث ایجاد مقادیر ولتاژ مدار باز سلولی برای مقادیر غیر صفر مشتق می‌شود.
تلفات ولتاژ 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Voltage Losses 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تلفات ولتاژ ، بخش Overpotential اهمی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن η IR,1C ، eta_1C را تایپ کنید . |
4 | قسمت Activation Overpotential را پیدا کنید . در قسمت نوشتاری J 0 ، J0 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Concentration Overpotential را پیدا کنید . چک باکس Include غلظت overpotential را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن τ ، tau را تایپ کنید . |
باتری ها
این مدل از دو رویداد حرارتی استفاده خواهد کرد. اولین رویداد یک منبع گرما را در یک سلول نادرست در یک زمان مشخص ایجاد می کند.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Batteries کلیک کنید . |
رویداد حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Thermal Event را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای رویداد حرارتی ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه های 24–26 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت Thermal Event را پیدا کنید . از لیست شرایط رویداد ، زمان صریح را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن t exp ، t_start را تایپ کنید . |
7 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
زمان پس از رویداد (ها) | منبع حرارت (W) |
t_peak | Qh_peak |
8 |  روی افزودن کلیک کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
زمان پس از رویداد (ها) | منبع حرارت (W) |
t_tr | 0 |
10 | تیک گزینه Add Ohmic Overpotential After event را انتخاب کنید . |
11 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . روی ایجاد انتخاب کلیک کنید .  |
یک انتخاب با نام از سلول خراب ایجاد کنید. این کار انتخاب سلول های باتری مکمل (بدون خرابی) را آسان می کند.
12 | در کادر محاوره ای Create Selection ، در قسمت متن Selection name گزینه Malfunctioning Cell را تایپ کنید . |
13 | روی OK کلیک کنید . |
تعاریف (COMP1)
در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Definitions را گسترش دهید .
سلول های بدون نقص
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Definitions>Selections را گسترش دهید . |
2 | روی Component 1 (comp1)>Definitions کلیک راست کرده و Selections>Difference را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، سلول‌های غیر بدکار را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
4 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections to add ، روی  Add کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، باتری‌ها را در لیست انتخاب‌ها برای افزودن انتخاب کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
8 | در قسمت انتخاب‌ها برای تفریق ، روی  افزودن کلیک کنید . |
9 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در لیست انتخاب‌ها برای تفریق ، سلول بدکار را انتخاب کنید . |
10 | روی OK کلیک کنید . |
بسته باتری (BP)
رویداد حرارتی 1
اکنون اولین رویداد حرارتی را کپی کنید تا رویداد دوم برای سلول های مکمل ایجاد شود که در صورتی که حداکثر دما از یک سطح ماشه ای معین فراتر رفت، راه اندازی شود.
رویداد حرارتی 2
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Battery Pack (bp)> Batteries روی Thermal Event 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای رویداد حرارتی ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سلول های غیر بدکار را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Thermal Event را پیدا کنید . از لیست شرایط رویداد ، حداکثر دما را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن T max,te ، T_trigger را تایپ کنید . |
هادی های فعلی
پایانه های منفی بسته را به صورت زیر زمین کنید:
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Battery Pack (bp) روی Current Conductors کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای رساناهای فعلی ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه هادی ها (قسمت 2 – هادی ها 1) را انتخاب کنید . |
زمین 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Ground را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای زمین ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مرزهای هادی ، پایانه های منفی (قسمت 2 – هادی ها 1) را انتخاب کنید . |
هادی های فعلی
از وضعیت چرخه شارژ-تخلیه در پایانه های مثبت بسته استفاده کنید. با رسیدن به حداکثر ولتاژ مشخص، جریان شارژ را خاموش می کند.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Current Conductors کلیک کنید . |
چرخه شارژ-تخلیه 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Charge-Discharge Cycling را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای چرخه شارژ-تخلیه ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مرزهای هادی ، پایانه های مثبت (قسمت 2 – هادی ها 1) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت تنظیمات شارژ را پیدا کنید . در قسمت متن I ch ، C_rate*I_1C_pack را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن V max ، E_max_pack را تایپ کنید . |
6 | کادر بررسی شامل دوره استراحت را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت t rest,ch ، 1[h] را تایپ کنید . |
8 | قسمت Start Mode را پیدا کنید . از لیست شروع با ، ابتدا شارژ را انتخاب کنید . |
رابط های منفی
قسمت بسته مدل را با مشخص کردن نحوه اتصال باتری ها به حوزه های هادی نهایی کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Battery Pack (bp) روی Negative Connectors کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اتصالات منفی ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، اتصالات منفی را انتخاب کنید . |
اتصال دهنده های مثبت
1 | در پنجره Model Builder ، روی Positive Connectors کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اتصالات مثبت ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، اتصالات مثبت را انتخاب کنید . |
انتقال حرارت در جامدات (HT)
اکنون قسمت انتقال حرارت مدل را راه اندازی کنید. با مشخص کردن خواص لایه ها (ژله رول) مواد باتری فعال شروع کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی انتقال حرارت در جامدات (ht) کلیک کنید . |
لایه های باتری 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Battery Layers را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه‌های باتری ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، باتری ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Battery Layers را پیدا کنید . از لیست پیکربندی لایه ، مارپیچی (اسوانه ای) را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن k tl ، kT_batt_tl را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن k il ، kT_batt_il را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن ρ eff ، rho_batt را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن C p,eff ، Cp_batt را تایپ کنید . |
مقادیر اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن T ، T_ext را تایپ کنید . |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه مرزها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، h_conv را تایپ کنید . |
6 | در قسمت T ext T_ext را تایپ کنید . |
چند فیزیک
گرمایش الکتروشیمیایی 1 (ech1)
در نوار ابزار Physics ، روی Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Electrochemical Heating را انتخاب کنید .
Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Electrochemical Heating را انتخاب کنید .مش 1
برای این مدل یک توری جاروب شده در جهت محور طولی سیلندرهای باتری ایجاد می کنیم.
مثلثی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Triangular ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از فهرست انتخاب ، مرزهای منبع کپی مش را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
5 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، gap/2 را تایپ کنید . |
6 | تیک گزینه Resolution of narrow regions را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 1.5 را تایپ کنید . |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست از پیش تعریف شده ، درشت را انتخاب کنید . |
4 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
کپی چهره 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Copy کلیک کنید و Copy Face را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Copy Face ، قسمت Source Boundaries را پیدا کنید . |
3 | از فهرست انتخاب ، مرزهای منبع کپی مش را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Destination Boundaries را پیدا کنید . از فهرست انتخاب ، Mesh Copy Destination Boundaries را انتخاب کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
جارو 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | از فهرست انتخاب ، دامنه‌های Mesh Sweep را انتخاب کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Free Tetrahedral کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، روی  Build All کلیک کنید . |
تعاریف (COMP1)
قبل از حل کردن، پروب هایی را برای ولتاژ بسته و دمای حداکثر و متوسط باتری اضافه کنید. کاوشگرها مقادیر متناظر خود را برای هر مرحله که توسط حلگر وابسته به زمان برداشته می شود، به جدولی ارسال می کنند.
پروب متغیر جهانی 1 (var1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Global Variable Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پروب متغیر جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Battery Pack>Charge-Discharge Cycling 1>bp.ccnd.cdc1.phis0 – Cell potencial – V را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . |
4 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در قسمت متن مربوطه، Pack voltage را تایپ کنید . |
5 | کلیک کنید تا قسمت Table and Window Settings گسترش یابد .  روی افزودن جدول کلیک کنید . |
6 |  روی Add Plot Window کلیک کنید . |
Domain Probe 1 (dom1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Domain Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Probe ، قسمت Probe Type را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع ، حداکثر را انتخاب کنید . |
4 | بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، باتری ها را انتخاب کنید . |
5 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Heat Transfer in Solids>Temperature>T – Temperature – K را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست جدول و واحد نمودار ، degC را انتخاب کنید . |
7 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در فیلد نوشتاری مرتبط، Maximum temperature in batteries را تایپ کنید . |
8 | کلیک کنید تا قسمت Table and Window Settings گسترش یابد .  روی افزودن جدول کلیک کنید . |
9 | از لیست پنجره Plot ، Probe Plot 1 را انتخاب کنید . |
Domain Probe 2 (dom2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Domain Probe 1 (dom1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Probe ، قسمت Probe Type را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع ، میانگین را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن توضیحات ، میانگین دمای باتری را تایپ کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد زمان ، min را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن زمان خروجی ، range(0,5,20) را تایپ کنید . |
راه حل 1 (sol1)
به منظور بهبود دقت راه حل، مرحله اولیه حلگر وابسته به زمان را روی 0.1 ثانیه تنظیم کنید. این اطمینان حاصل می کند که گرمای آزاد شده توسط هر رویداد حرارتی به درستی در حوزه زمان حل می شود.
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید ، سپس روی Time-Dependent Solver 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای حل وابسته به زمان ، برای گسترش بخش Time Steping کلیک کنید . |
4 | کادر مرحله اولیه را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.1[s] را تایپ کنید . |
5 | برای گسترش بخش Output کلیک کنید . همچنین ذخیره سازی مشتقات زمانی را غیرفعال کنید. این کار از ایجاد مصنوعات عددی هنگام درون یابی بین راه حل ها در زمان های مختلف هنگام ایجاد یک انیمیشن از انتشار فرار جلوگیری می کند. همچنین فضای دیسک مورد نیاز برای ذخیره سازی مدل را کاهش می دهد. |
6 | کادر بررسی مشتقات زمان فروشگاه را پاک کنید . |
7 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
دما (ht)
نمودار دمای پیش فرض را به صورت زیر تغییر دهید:
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی دما (ht) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Temperature (ht) را گسترش دهید ، سپس روی Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
انتخاب 1
1 | روی Surface کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مرزهای خارجی غیر هوایی را انتخاب کنید . |
دما (ht)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی دما (ht) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی شاخص پارامتر ، Time=eval(round(t)) s را تایپ کنید . |
5 |  روی دکمه Transparency در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Plot کلیک کنید . |
اکنون می توانید زمان را در بخش داده تغییر دهید تا دما را در زمان های مختلف ترسیم کنید. به‌طور پیش‌فرض، حل‌کننده تنظیم شده است که راه‌حل را قبل و بعد از راه‌اندازی یک رویداد خروجی دهد، بنابراین برای برخی از زمان‌های فهرست، ورودی‌های دوتایی وجود دارد.
7 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست زمان (دقیقه) ، 7.638 را انتخاب کنید . |
8 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Plot کلیک کنید . |
پروب های ولتاژ بسته و حداکثر دما
نمودار پروب تولید شده پیش فرض را به صورت زیر صیقل دهید:
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 6 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، ولتاژ بسته و پروب حداکثر دما را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . چک باکس Two y-axes را انتخاب کنید . |
4 | در جدول، کادر بررسی Plot on secondary y-axis را برای Probe Table Graph 2 انتخاب کنید . |
5 | چک باکس Secondary y-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Temperature in Batteries (degC) را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت راست میانی را انتخاب کنید . |
نمودار جدول پروب 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Pack Voltage and Max Temperature Probes را گسترش دهید ، سپس روی Probe Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . |
3 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
E<sub>بسته</sub> |
نمودار جدول کاوشگر 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe Table Graph 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، قسمت Legends را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
T<sub>حداکثر</sub> |
T<sub>میانگین</sub> |
5 | در نوار ابزار Pack Voltage and Max Temperature Probes ، روی  Plot کلیک کنید . |
انیمیشن 1
همچنین می توانید یک انیمیشن از نمودار سطح دما به صورت زیر ایجاد کنید:
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  انیمیشن کلیک کنید و Player را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات انیمیشن ، بخش صحنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست موضوع ، دما (ht) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت ویرایش انیمیشن را پیدا کنید . از لیست انتخاب زمان ، Interpolated را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Times (min) range(0,0.25,20) را تایپ کنید . |
6 | قسمت Frames را پیدا کنید . از فهرست انتخاب فریم ، همه را انتخاب کنید . |
7 |  روی دکمه Play در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
