本發(fā)明涉及電池系統(tǒng)電熱仿真，特別是涉及一種電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法。

背景技術：

1、電池系統(tǒng)良好的熱設計和熱管理對于電池工作在最佳工作區(qū)間至關重要，在設計初期無實物階段，仿真技術是主要驗證熱管理設計方案的重要手段。

2、現(xiàn)有電池系統(tǒng)熱設計與熱管理的技術，或只針對電池本身產(chǎn)熱和散熱進行仿真方法探討，或只針對匯流排過流仿真只計算匯流排溫升不包括電池溫升?？紤]電池和匯流排的仿真方法，需要hppc(hybrid?pulse?power?characteristic，混合功率脈沖特性)或倍率放電數(shù)據(jù)做支撐，需要大量測試資源。

3、如一個新的項目是在單體電池還沒有倍率放電數(shù)據(jù)或者hppc測試數(shù)據(jù)的情況下就要進行電池系統(tǒng)的熱設計和熱仿真，沒有完整數(shù)據(jù)就不能使用fluent軟件中的msmd電池模型。所以傳統(tǒng)方法是去掉匯流排，僅保留電池和熱管理系統(tǒng)，給電池一個產(chǎn)熱功率進行仿真，這樣做僅能得到電池的溫升和溫差。對于匯流排，根據(jù)電阻公式r＝電阻率*長度/截面積，計算出匯流排的電阻值，再根據(jù)產(chǎn)熱功率p＝電流平方*r，計算出匯流排的溫升。由于匯流排大多是形狀不規(guī)則的，同時匯流排過流路徑也不能簡單的用長度數(shù)值，因此用這個電阻公式不能準確得到電阻，所以給定的匯流排產(chǎn)熱功率需要跟實驗校對后反復調(diào)整參數(shù)后才能應用。上述的單獨仿真電池和單獨仿真匯流排的方法，割裂了電池和匯流排之間的熱傳導，僅能反映電池自身的溫升和匯流排自身的溫升。若是有散熱系統(tǒng)同時在仿真，匯流排的散熱條件在仿真中無法設置，也是導致單純仿真匯流排溫度不準確的原因。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術的不足和缺陷，而提供一種電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，是把匯流排的電熱仿真和電池熱仿真結(jié)合的仿真方法，能快速得到電池和匯流排的溫升和溫差、冷卻系統(tǒng)散熱效果，以評估電池模組或系統(tǒng)的熱性能。

2、一種電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，包括：

3、對建立的包括電池、匯流排和熱管理系統(tǒng)的電池系統(tǒng)仿真模型進行簡化；

4、對簡化后的電池系統(tǒng)仿真模型網(wǎng)絡劃分；

5、用fluent軟件電池模型搭建電池系統(tǒng)電模型，然后分別用電池模型及熱模型對匯流排進行電熱仿真以及對電池進行熱仿真；

6、設置熱管理邊界條件，進行流場和溫度場耦合計算，得到瞬態(tài)工況/穩(wěn)態(tài)工況下設定工況的電池及匯流排的溫升和溫差，以及包括匯流排和電池在內(nèi)的完整電池系統(tǒng)的熱分布。

7、其中，所述電池系統(tǒng)仿真模型中的匯流排及電池的形狀及大小與待仿真測試的電池包的匯流排及電池的形狀及大小一致。

8、其中，所述的對建立的包括電池、匯流排和熱管理系統(tǒng)的電池系統(tǒng)仿真模型進行簡化，是在電池系統(tǒng)仿真模型中僅保留影響電池系統(tǒng)散熱的模型部件。

9、其中，對電池系統(tǒng)仿真模型進行簡化的步驟包括：

10、判斷電池系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的類型；

11、根據(jù)冷卻系統(tǒng)系統(tǒng)的類型對電池系統(tǒng)仿真模型進行簡化，保留影響電池系統(tǒng)散熱的模型部件，其余模型部件刪除。

12、其中，所述匯流排的電熱仿真中，在輸入電流工況相應參數(shù)后，僅計算通過電流的匯流排產(chǎn)生的熱。

13、其中，電池系統(tǒng)仿真時，電池系統(tǒng)的所有電池以及所有電流經(jīng)過的匯流排均被包含在計算范圍內(nèi)；且使電流形成一個完整通路，使電流從總正到總負連通。

14、其中，電池系統(tǒng)匯流排的電熱仿真計算時，選擇等效模型參數(shù)時，若有電池倍率放電數(shù)據(jù)，則選擇電池倍率放電數(shù)據(jù)對應的數(shù)據(jù)擬合參數(shù)，否則選擇軟件默認的等效模型認參數(shù)。

15、其中，電池系統(tǒng)電池熱仿真計算中，所述電池產(chǎn)熱用輸入給定的產(chǎn)熱功率進行計算。

16、其中，所述電池的產(chǎn)熱功率是預設的固定值、根據(jù)電池荷電狀態(tài)soc和溫度變化的產(chǎn)熱功率數(shù)據(jù)、根據(jù)仿真工況設定的隨時間變化的產(chǎn)熱功率數(shù)據(jù)的一種。

17、其中，所述電池系統(tǒng)采用風冷散熱系統(tǒng)時，所述熱管理邊界條件包括將進風口設置為壓力進口，在風扇位置設置風扇的p-q曲線，在出口設置為壓力出口。

18、本發(fā)明的匯流排的電熱仿真與電池的熱仿真相結(jié)合的仿真方法，在仿真過程中產(chǎn)熱和散熱同時進行，得到在有熱管理情況下，電池和匯流排有散熱有產(chǎn)熱的真實溫升數(shù)據(jù)，可準確計算匯流排的產(chǎn)熱且不割裂匯流排和電池及周邊環(huán)境的熱傳導，可快速評估匯流排溫升和溫差、冷卻系統(tǒng)散熱效果，可判斷溫度采樣點布置的合理性，對加快項目開發(fā)有著積極作用。

19、本發(fā)明仿真模型保留所有對溫度產(chǎn)生影響的因素，盡可能的保留匯流排和電池的幾何細節(jié)，所以匯流排過流路徑是與實物一致的，設置正確的材料電阻率，就能準確的計算出匯流排的產(chǎn)熱及溫升；同時匯流排和周邊環(huán)境、電池的熱傳導同時計算，從而得到與真實系統(tǒng)一致的產(chǎn)熱和散熱仿真結(jié)果。

20、通過仿真，結(jié)合熱管理系統(tǒng)的流場仿真結(jié)果，熱場和流場耦合后能得到包括匯流排和電池在內(nèi)的完整電池系統(tǒng)的熱分布，達到多個目的，包括評估冷卻系統(tǒng)設計的散熱效果、判斷匯流排過流能力、溫度采樣點設置的合理性等多個目標的實現(xiàn)。

技術特征：

1.電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，所述電池系統(tǒng)仿真模型中的匯流排及電池的形狀及大小與待仿真測試的電池包的匯流排及電池的形狀及大小一致。

3.根據(jù)權利要求1所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，所述的對建立的包括電池、匯流排和熱管理系統(tǒng)的電池系統(tǒng)仿真模型進行簡化，是在電池系統(tǒng)仿真模型中僅保留影響電池系統(tǒng)散熱的模型部件。

4.根據(jù)權利要求3所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，對電池系統(tǒng)仿真模型進行簡化的步驟包括：

5.根據(jù)權利要求1所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，所述匯流排的電熱仿真中，在輸入電流工況相應參數(shù)后，僅計算通過電流的匯流排產(chǎn)生的熱。

6.根據(jù)權利要求1所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，電池系統(tǒng)仿真時，電池系統(tǒng)的所有電池以及所有電流經(jīng)過的匯流排均被包含在計算范圍內(nèi)；且使電流形成一個完整通路，使電流從總正到總負連通。

7.根據(jù)權利要求1所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，電池系統(tǒng)匯流排的電熱仿真計算時，選擇等效模型參數(shù)時，若有電池倍率放電數(shù)據(jù)，則選擇電池倍率放電數(shù)據(jù)對應的數(shù)據(jù)擬合參數(shù)，否則選擇軟件默認的等效模型認參數(shù)。

8.根據(jù)權利要求1所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，電池系統(tǒng)電池熱仿真計算中，所述電池產(chǎn)熱用輸入給定的產(chǎn)熱功率進行計算。

9.根據(jù)權利要求8所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，所述電池的產(chǎn)熱功率是預設的固定值、根據(jù)電池荷電狀態(tài)soc和溫度變化的產(chǎn)熱功率數(shù)據(jù)、根據(jù)仿真工況設定的隨時間變化的產(chǎn)熱功率數(shù)據(jù)的一種。

10.根據(jù)權利要求1所述電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，其特征在于，所述電池系統(tǒng)采用風冷散熱系統(tǒng)時，所述熱管理邊界條件包括將進風口設置為壓力進口，在風扇位置設置風扇的p-q曲線，在出口設置為壓力出口。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開電池系統(tǒng)電熱仿真結(jié)合使用方法，包括：對建立的包括電池、匯流排和熱管理系統(tǒng)的電池系統(tǒng)仿真模型進行簡化；對簡化后的電池系統(tǒng)仿真模型網(wǎng)格劃分；用Fluent軟件電池模型搭建電池系統(tǒng)電模型，分別用電池模型及熱模型對匯流排進行電熱仿真以及對電池進行熱仿真；設置熱管理邊界條件，進行流場和溫度場耦合計算，得到瞬態(tài)工況/穩(wěn)態(tài)工況下設定工況的電池及匯流排的溫升和溫差及包括匯流排和電池在內(nèi)的完整電池系統(tǒng)的熱分布。本發(fā)明仿真中產(chǎn)熱和散熱同時進行，得到熱管理情況下電池和匯流排真實溫升數(shù)據(jù)，準確計算匯流排產(chǎn)熱且不割裂匯流排和電池、周邊環(huán)境熱傳導，快速評估匯流排溫升和溫差、冷卻系統(tǒng)散熱效果。

技術研發(fā)人員：史曉妍
受保護的技術使用者：天津力神新能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6