[發(fā)明專利]一種鋰離子電池系統(tǒng)熱仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611236648.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106650134B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈向東;侯敏;郝悅;劉思;曹輝;王東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航天電源技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周乃鑫;周榮芳

1.一種鋰離子電池系統(tǒng)熱仿真方法，其特征在于，利用電化學(xué)模型計(jì)算單體電池不可逆化學(xué)反應(yīng)生熱，利用混合脈沖功率法測(cè)量單體電池在不同電池荷電態(tài)下的直流內(nèi)阻，利用歐姆定律模型根據(jù)單體電池的直流內(nèi)阻計(jì)算單體電池產(chǎn)生的焦耳熱，將單體電池的不可逆化學(xué)反應(yīng)熱和焦耳熱作為熱源邊界條件，耦合到鋰離子電池系統(tǒng)溫度場(chǎng)中，利用傳導(dǎo)傳熱模型、輻射傳熱模型和對(duì)流傳熱模型疊加計(jì)算鋰離子電池系統(tǒng)溫度場(chǎng)，將得到的鋰離子電池系統(tǒng)溫度場(chǎng)作為單體電池的溫度邊界條件，進(jìn)行熱仿真求解，得到溫度場(chǎng)對(duì)空間和時(shí)間的分布，電池電壓對(duì)時(shí)間的分布，鋰離子濃度對(duì)空間和時(shí)間的分布；

所述的傳導(dǎo)傳熱模型采用熱傳導(dǎo)方程計(jì)算單體電池與單體電池之間、單體電池與結(jié)構(gòu)件之間、結(jié)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)件之間的熱交換；

所述的輻射傳熱模型采用基爾霍夫輻射定律計(jì)算結(jié)構(gòu)件和單體電池空氣之間的熱交換；

所述的流傳熱模型采用對(duì)流換熱公式計(jì)算電池系統(tǒng)內(nèi)部不同位置的空氣之間的熱交換；

在對(duì)鋰離子電池系統(tǒng)進(jìn)行熱仿真過(guò)程中，設(shè)置仿真停止條件，所述的仿真停止條件包含：溫度達(dá)到最大值，溫差值達(dá)到閾值，電壓達(dá)到最高值，電壓達(dá)到最低值，時(shí)間達(dá)到閾值，循環(huán)次數(shù)達(dá)到閾值。

2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池系統(tǒng)熱仿真方法，其特征在于，所述的電化學(xué)模型采用Newman電池模型根據(jù)電化學(xué)原理計(jì)算單體電池不可逆化學(xué)反應(yīng)生熱。

3.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池系統(tǒng)熱仿真方法，其特征在于，所述的電化學(xué)模型包含負(fù)極集流體、負(fù)極活性材料、隔膜、正極活性材料、正極集流體，排列順序?yàn)椤柏?fù)極集流體、負(fù)極活性材料、隔膜、正極活性材料、正極集流體、正極活性材料、隔膜、負(fù)極活性材料、負(fù)極集流體”，以此為循環(huán)依次排列，第一層和最后一層都為負(fù)極集流體。

4.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池系統(tǒng)熱仿真方法，其特征在于，將單體電池的熱源和鋰離子電池系統(tǒng)的溫度場(chǎng)進(jìn)行耦合和將鋰離子電池系統(tǒng)溫度場(chǎng)作為單體電池的溫度邊界條件時(shí)，不進(jìn)行雅可比矩陣的修訂。

5.如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池系統(tǒng)熱仿真方法，其特征在于，在對(duì)鋰離子電池系統(tǒng)進(jìn)行熱仿真過(guò)程中，所有表格輸入和曲線輸入的邊界條件，都采用三次樣條的方式進(jìn)行插值，邊界延伸采用端點(diǎn)斜率進(jìn)行直線延伸，保證輸入的連續(xù)。

6.如權(quán)利要求5所述的鋰離子電池系統(tǒng)熱仿真方法，其特征在于，物理模型輸入不限定維度，正極活性材料和負(fù)極活性材料均采用多孔電極模型方程進(jìn)行計(jì)算，還輔以雙電層理論，根據(jù)胡克擴(kuò)散定律計(jì)算鋰離子的遷移量。