[發明專利]一種電池包熱失控仿真模擬方法及系統

有效

• 申請號: 202110436713.2
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113094921B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 廉靜;楊書強;李飛鴻;于旭東;陳江紅;孟濤
• 申請（專利權）人: 上汽大眾汽車有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陶玉龍;陸嘉

本發明涉及計算機仿真技術領域，更具體的說，涉及一種電池包熱失控仿真模擬方法及系統。本方法包括以下步驟：S1、進行電芯的熱失控加速量熱儀測試；S2、初始化所有網格；S3、計算電加熱器加熱模組的溫度分布，直至熱失控觸發發出熱失控信號；S4、計算熱失控下電芯間的傳熱；S5、計算電池包內氣體及壓力分布；S6、計算模組與氣體間對流換熱系數，更新傳熱方程；S7、計算電池包內顆粒物分布；S8、若高壓連接件附近顆粒物密度大于設定值，通過外部短路方程更新傳熱方程；S9、重復步驟S3～S8，直到終止時間或者設定的仿真終止條件，完成全部仿真。本發明將電芯試驗與電池包數值仿真相結合進行熱失控仿真，提高了仿真精度和時間效率，降低了試驗成本。

技術領域

本發明涉及計算機仿真技術領域，更具體的說，涉及一種電池包熱失控仿真模擬方法及系統。

背景技術

鋰離子電池以其比功率高、能力密度大、壽命長、自放電率低和貯藏時間長等優點，已逐步取代其他電池成為主要的車用動力電池。

近期電動汽車發生了多起的燃燒事故引發了企業和消費者的關注，電動車安全又成為了一個重要關注點。

熱失控是動力電池最嚴重的安全事故,直接威脅用戶的生命安全。電動汽車燃燒的本質是電池包的熱失控，隨著新能源電動汽車的發展，電池包能量密度和續航里程都有了長足的進步，安全風險也隨之增加。

目前，電池包的熱失控的安全防護措施主要采用試驗方法。試驗又分為電芯或者模組試驗和電池包試驗。

電芯或者模組試驗成本較低、周期較短，但無法模擬電池包內密閉環境，也無法考慮高壓接插件的外部短路的影響，因此，與實際有較大差距。

電池包的熱失控試驗則存在著成本高、準備周期長、測量方法受限、偶然因素較多等缺點，需多次試驗才能改進熱失控防護方案。

同時，在熱失控數值仿真方面，熱失控機理尚不完全明確，電化學的計算量大、周期長，無法直接應用于指導電池包熱失控的防護設計。

基于簡化模型的熱失控仿真，業界基本上只考慮了電芯間的傳熱模型，未考慮電芯熱失控噴出的導電顆粒物引發的短路、氣體壓力分布、氣體與電芯間傳熱等對熱失控速率和失效因素的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種電池包熱失控仿真模擬方法及系統，解決現有技術的熱失控仿真模型過于簡單、仿真結果誤差和計算量較大的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種電池包熱失控仿真模擬方法，包括以下步驟：

步驟S1、進行電芯的熱失控加速量熱儀測試，采集獲取相關參數并擬合生成相應的參數擬合函數；

步驟S2、初始化所有網格；

步驟S3、采用傳熱方程計算電加熱器加熱模組的溫度分布，直至熱失控觸發，發出熱失控信號；

步驟S4、采用傳熱方程計算熱失控下電芯間的傳熱；

步驟S5、計算電池包內的氣體及壓力分布；

步驟S6、計算模組與氣體間的對流換熱系數，更新步驟S4的傳熱方程；

步驟S7、計算電池包內的顆粒物分布；

步驟S8、若高壓連接件附近顆粒物密度大于設定值q₀，通過外部短路方程更新步驟S4的傳熱方程；

步驟S9、重復步驟S3～S8，直到終止時間或者設定的仿真終止條件時，完成全部仿真過程。

在一實施例中，所述步驟S1，包括以下步驟：

步驟S11、將電芯置于加速量熱儀設備中完成測試；

步驟S12、獲取電芯熱失控的反應活化能Ea；