一种热电池电性能模拟输出方法与流程

1.本发明属于热电池技术领域，具体涉及一种热电池电性能模拟输出方法。


背景技术：

2.热电池是一种用电池本身的加热系统把不导电的固体状态盐类电解质加热熔融呈离子导体而进入工作状态的热激活贮备电池，随着我国热电池的不断发展，热电池的需求越来越来越大，热电池的种类越来越多，电池的尺寸也做来越大。热电池不同其他的电池，该电池为一次性电池，平时免维护，无法通过充放电和测量电压去评估电池，因此其研制、生产成本非常高。系统总体一直通过实际的采购热电池实物产品验证其电气系统的有效性和可靠性，导致与热电池相关的军用电子产品研制成本和周期增加。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供了一种热电池电性能模拟输出方法，所述方法包括步骤：
4.获取数学模型；
5.获取热电池参数；
6.根据所述数学模型和所述热电池参数模拟热电池；
7.获取热电池输入参数；
8.根据所述热电池和所述热电池输入参数输出输出参数。
9.优选地，所述数学模型的表达式为：
10.u＝u
ocv
(η
正极-η
负极
)
电化学极化
(η
正极-η
负极
)
浓差极化
ir
eq
，
11.其中，u表示热电池输出电压，uocv表示热电池开路电压，(η
正极-η
负极
)
电化学极化
表示正负极材料电化学极化导致的过电位，(η
正极-η
负极
)
浓差极化
表示浓差极化导致的过电位，r
eq
表示热电池内部等效集总内阻。
12.优选地，所述获取热电池参数包括步骤：
13.获取正极材料的正极开路电压；
14.获取负极材料的负极开路电压；
15.获取电化学极化参数；
16.获取电解质的第一电导率；
17.获取正极材料的第二电导率；
18.获取负极材料的第三电导率。
19.优选地，所述热电池的电压范围为0v～600v。
20.优选地，所述热电池的电流范围为0a-500a。
21.优选地，所述热电池的使用环境温度为-55℃～600℃。
22.优选地，所述热电池的激活时间为0s～10s。
23.优选地，所述热电池的工作时间0～2h。
24.优选地，所述热电池的变电流响应时间小于等于1ms。
25.本技术提供的一种热电池电性能模拟输出方法具有如下有益效果：
26.本技术提供的一种热电池电性能模拟输出方法可以实现热电池不同工况下电性能的快速计算输出，以此作为电源模拟器的信号输入，同时输出与计算结果相同的真实电压或电流曲线，为待研制军用电子产品提供电源，从而减少相关电子产品的研制周期，降低研制成本。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明提供的一种热电池电性能模拟输出方法的示意图；
29.其中，1-控制u盘，2-计算机，3-程控电源，4-电源输出端；
30.图2是本发明提供的一种热电池电性能模拟输出方法中热电池多路性能输出示意图；
31.图3是本发明提供的一种热电池电性能模拟输出方法中模拟热电池多脉冲性能曲线示意图；
32.图4是本发明不同温度与环境温度组合，热电池内部温度变化示意图。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
34.如图1，在本技术实施例中，本发明提供了本发明提供了一种热电池电性能模拟输出方法，所述方法包括步骤：
35.获取数学模型；
36.获取热电池参数；
37.根据所述数学模型和所述热电池参数模拟热电池；
38.获取热电池输入参数；
39.根据所述热电池和所述热电池输入参数输出输出参数。
40.在本技术实施例中，所述数学模型的表达式为：
41.u＝u
ocv
(η
正极-η
负极
)
电化学极化
(η
正极-η
负极
)
浓差极化
ir
eq
，
42.其中，u表示热电池输出电压，uocv表示热电池开路电压，(η
正极-η
负极
)
电化学极化
表示正负极材料电化学极化导致的过电位，(η
正极-η
负极
)
浓差极化
表示浓差极化导致的过电位，r
eq
表示热电池内部等效集总内阻。
43.在本技术实施例中，所述获取热电池参数包括步骤：
44.获取正极材料的正极开路电压；
45.获取负极材料的负极开路电压；
46.获取电化学极化参数；
47.获取电解质的第一电导率；
48.获取正极材料的第二电导率；
49.获取负极材料的第三电导率。
50.在本技术实施例中，所述热电池的电压范围为0v～600v。
51.在本技术实施例中，所述热电池的电流范围为0a-500a。
52.在本技术实施例中，所述热电池的使用环境温度为-55℃～600℃。
53.在本技术实施例中，所述热电池的激活时间为0s～10s。
54.在本技术实施例中，所述热电池的工作时间0～2h。
55.在本技术实施例中，所述热电池的变电流响应时间小于等于1ms。
56.实施例1：
57.(1)依据热电池的设计输入(也可通过负载的性能提取)，进行电池的虚拟设计，形成一定尺寸、规格热电池的性能数据包；
58.(2)将该热电池性能数据包置入计算机，计算机控制电源系统输出“模拟电池”的电性能输出；
59.(3)模拟电池可按技术要求采用电子负载进行电性能的验证，也可按实物负载进行验证，验证结果可通过数据采集器进行记录。
60.实施例2：
61.依据热电池的设计输入，进行电池的虚拟设计，形成该热电池的表面温度。
62.本技术通过实验建立不同正负材料的开路电压、电化学极化参数，以及电解质、正负极等材料的电导率随温度变化曲线数据库，热电池的温度场数据通过热仿真模型计算得到，因而模型可以模拟各类体系热电池电性能，包括钙/硫酸铅体系，钙/铬酸钙体系、镁/五氧化二钒体系、锂合金/硫化物体系以及锂合金/氯化物体系等常见的热电池电化学体系。
63.基于仿真软件计算输出的电压或电流时间曲线，结合电源模拟器，可以形成可为用户提供模拟热电池性能输出的虚拟热电池产品，并与上一级系统对接，构建虚拟全系统验证验证虚拟产品。所述的模拟热电池性能输出技术可模拟电压输出加载到实际使用的设备，然后提取负载曲线，再通过内核软件库构建电池性能特性，按实际使用环境负载模出拟该电池的性能输出。所述的模拟热电池性能输出技术可模拟热电池的电压、电流输出以及表面温度输出。所述的模拟热电池性能输出技术可模拟一只热电池的单路、二路以及三路级以上的电压、电流输出。
64.本技术提供的一种热电池电性能模拟输出方法可以实现热电池不同工况下电性能的快速计算输出，以此作为电源模拟器的信号输入，同时输出与计算结果相同的真实电压或电流曲线，为待研制军用电子产品提供电源，从而减少相关电子产品的研制周期，降低研制成本。
65.本发明可模拟热电池组在不同温度环境下使用、不同负载条件下使用的模拟电池的电压曲线、电流曲线，包括激活过程。
66.本发明可模拟热电池组在不同温度环境下使用、不同负载条件下使用的模拟电池表面和内部的热分布，为总体的热设计提供技术基础。
67.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。