[發(fā)明專利]動力電池系統(tǒng)的熱管理-熱失控聯(lián)合仿真方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110357423.9 | 申請日： | 2021-04-01 |
| 公開（公告）號： | CN113094768A | 公開（公告）日： | 2021-07-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 高繼東;方銳;栗國;齊創(chuàng);李洪亮;張亞軍;鄺男男;趙光磊 | 申請（專利權(quán)）人： | 中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/10 | 分類號： | G06F30/10;G06F30/23;G06F119/08 |
| 代理公司： | 天津企興智財知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12226 | 代理人： | 蘇沖 |
| 地址： | 300457 天津市濱海新區(qū)開*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 動力電池 系統(tǒng) 管理 失控 聯(lián)合 仿真 方法 | ||
本發(fā)明提供了動力電池系統(tǒng)的熱管理?熱失控聯(lián)合仿真方法，主要包括：建立動力電池系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)的幾何模型；基于幾何模型建立相應(yīng)有限元模型；建立動力電池充放電生熱模型；建立動力電池?zé)崾Э丶盁釘U散模型；針對動力電池正常充放電和熱失控兩種狀態(tài)，對熱管理系統(tǒng)模型進行虛擬仿真。本發(fā)明所述的動力電池系統(tǒng)的熱管理?熱失控聯(lián)合仿真方法將熱管理系統(tǒng)的仿真與動力電池?zé)崾Э氐姆抡嫦嘟Y(jié)合，打通了熱管理仿真與熱失控仿真之間的技術(shù)壁壘，開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)電池系統(tǒng)熱管理到熱安全的“一體式”仿真方法，為更高效的熱管理系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)提供技術(shù)儲備。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于新能源汽車安全領(lǐng)域，尤其是涉及一種動力電池系統(tǒng)的熱管理-熱失控聯(lián)合仿真方法。
背景技術(shù)
目前新能源電動汽車行業(yè)迅速發(fā)展，且由于鋰離子電池具有高能量密度、低自放電率以及長壽命等特點，其作為新能源汽車的動力源而被廣泛應(yīng)用。鋰離子動力電池本身具有不穩(wěn)定性，因此當(dāng)動力電池在機械濫用、電濫用以及熱濫用情況下極易發(fā)生熱失控狀況，進而引發(fā)電池包熱擴散，造車新能源車輛的起火燃燒，對車輛和人員安全造成嚴(yán)重危害。綜合分析新能源汽車的事故，動力電池的異常產(chǎn)熱和局部過熱是導(dǎo)致新能源汽車燃燒爆炸的主要原因。而局部過熱情況與電池系統(tǒng)的熱管理有著極大的關(guān)系。因此，為了提高新能源汽車的安全性，非常有必要對動力電池的正常使用及熱失控特性進行深入研究，深入分析電池正常使用狀態(tài)到熱失控的轉(zhuǎn)化過程。目前各大研究機構(gòu)和主機廠針對電池系統(tǒng)的熱管理開發(fā)和動力電池系統(tǒng)的熱安全防護方面仍處于分開開發(fā)階段，沒有有效的熱管理到熱失控全過程的開發(fā)手段。而對熱管理與熱安全進行“一體式”的開發(fā)將大大縮短項目的開發(fā)流程，提高人員的使用效率。基于以上分析，開發(fā)一套能夠?qū)崿F(xiàn)電池?zé)峁芾淼綗岚踩娜^程仿真方法具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種動力電池系統(tǒng)的熱管理-熱失控聯(lián)合仿真方法，以便于能夠?qū)恿﹄姵叵到y(tǒng)熱管理和熱安全仿真兩個過程進行有效結(jié)合，打破兩個方向的技術(shù)壁壘。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
一種動力電池系統(tǒng)的熱管理-熱失控聯(lián)合仿真方法，包括以下步驟：
S1、確定動力電池和熱管理系統(tǒng)幾何參數(shù)和相關(guān)材料的物理參數(shù)：
S2、根據(jù)研究對象建立動力電池系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)的幾何模型；
S3、基于幾何模型建立相應(yīng)有限元模型；
S4、根據(jù)動力電池充放電生熱公式、熱管理系統(tǒng)冷卻散熱換熱公式一建立動力電池充放電生熱模型；
S5、根據(jù)動力電池?zé)崾Э厣鸁峁健峁芾硐到y(tǒng)冷卻散熱換熱公式二建立動力電池?zé)崾Э丶盁釘U散模型；
S6、針對動力電池正常充放電和熱失控兩種狀態(tài)，對熱管理系統(tǒng)模型進行虛擬仿真。
進一步的，在步驟S1中的所述動力電池包括電芯、正負極柱、連接極片、冷卻板、隔熱材質(zhì)、導(dǎo)熱墊和冷卻液，所述電芯頂部固設(shè)若干正負極柱，兩兩正負極柱之間分別通過一個連接極片連接，電芯兩側(cè)分別固設(shè)若干隔熱材質(zhì)，電芯底部設(shè)有固設(shè)導(dǎo)熱墊，導(dǎo)熱墊固設(shè)冷卻板，冷卻板，冷卻板內(nèi)部設(shè)有冷卻液。
進一步的，在步驟S4中的所述動力電池充放電生熱公式如下：
上式中，E為電池電動勢，U為電池工作電壓，T為電池溫度，I為電池工作電流，dE/dT表示電池電壓隨溫度的變化關(guān)系。
進一步的，在步驟S4中的所述熱管理系統(tǒng)冷卻散熱換熱公式一如下：
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