一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法与流程

技术特征：
1.一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法，其特征在于包括以下步骤：s1、根据电池电压模块计算公式、电池的荷电状态建立电池等效电路模型；s2、根据电池传热模型公式建立动力电池传热模型，将电路模型中电池的产热量赋予传热模型，将传热模型中的电池温度赋予电路模型，等效电路模型与传热模型耦合；s3、根据生热公式建立动力电池热失控模型，将热失控模型中的产热量赋予传热模型，将传热模型的电池温度赋予热失控模型，热失控模型与的传热模型耦合；s4、基于s2所述的等效电路模型与传热模型的耦合以及s3所述的热失控模型与传热模型的耦合，实现动力电池热失控及热扩散的电热耦合。2.根据权利要求1所述的一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法，其特征在于，步骤s1中等效电路模型包括：电池电压模块，电池内阻与电池连接极片的等效电阻模块；电池电压模块的电压计算公式如下：上式中，e
ocv
(soc,t)表示电池在不同soc和温度条件下的开路电压，e
ocv,ref
(soc)表示电池在不同soc条件下的开路电压，表示开路电压的温度导数，t表示电池温度，t
ref
表示参考温度；电池的荷电状态通过安时积分法算得，如下式所示：上式中，soc表示当前电池的荷电状态，soc0表示电池的初始荷电状态，i表示电流，c
n
表示电池的容量；设电池内阻和电池连接极片的等效电阻为r，根据欧姆定律求得电流i，电流i的公式如下：i＝e
ocv
(soc,t)/r；将电流i代入电池的soc公式中得到当前电流工况下动力电池的soc，将动力电池的soc代入电压模块计算公式中，得到电池在当前soc和温度t情况下的开路电压e
ocv
(soc,t)，依次迭代循环，直到电池soc等于0为止。3.根据权利要求1所述的一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法，其特征在于，步骤s2中电池传热模型公式如下：上式中，ρ表示电池的平均密度，c
p
表示电池的平均比热容，dt/dt表示电池的温升速率，ρc
p
(dt/dt)为电池的净生热功率；q
gen
表示产热功率，q
dis
表示散热功率；λx、λy、λz分别表示电池在x、y、z方向上的导热系数；分别表示电池在x、y、z方向上的温度梯度。4.根据权利要求3所述的一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法，其特征在于，等效电路模型与传热模型耦合过程如下：设电池内阻为r，则根据焦耳定律q
e
＝i2·
r可获得电池内阻的生热功率q
e
，将电池内阻生热功率q
e
带入电池传热模型公式中，得到电池实时温度t，将温度t带入电池电压计算公
式内，得到当前温度下电池的开路电压e
ocv
(soc,t)，动力电池等效电路与传热模型耦合。5.根据权利要求1所述的一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法，其特征在于，步骤s3中根据动力电池在热失控过程中会发生化学副反应：sei膜的分解、负极材料与电解液反应、隔膜分解、正极材料分解、电解液分解，得到生热公式：上式中，x分别代表sei膜、负极材料、隔膜、电解液、正极材料，q
x
表示各材料的生热功率，δh
x
表示各反应的反应生成焓，m
x
表示各材料质量，r
x
表示反应速率，c
x
表示各材料的归一化浓度，a
x
表示各材料反应的指前因子，e
x
表示各材料的活化能，n、a表示反应阶数，t
x
表示各材料反应的实时温度，g(x)为修正系数，q
x
热失控生热功率。6.根据权利要求5所述的一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法，其特征在于，步骤s3中热失控模型与的传热模型耦合的过程如下：将热失控生热功率q
x
代入电池传热模型公式中，得到动力电池在热失控过程中实时温度t，将热失控过程中实时温度t代入生热公式中，得到组分材料在当前温度下的反应速率，实现热失控模型与的传热模型耦合。

技术总结
本发明提供了一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法，为模拟动力电池系统热扩散过程中放电行为的工作流程，主要包括：建立动力电池系统等效电路模型；建立动力电池系统传热模型；建立动力电池系统热失控扩散模型；分别将等效电路模型与热失控扩散模型和生热模型耦合。本发明所述的一种基于电热耦合的动力电池热扩散仿真方法，能够同时分析动力电池热失控过程中的放电行为和反应生热行为，实现电池热失控过程中的电热耦合，大幅提高电池热扩散模型的仿真精度，基于仿真结果对动力电池系统进行安全性优化，提升新能源汽车的安全性。提升新能源汽车的安全性。提升新能源汽车的安全性。


技术研发人员：邝男男 栗国 赵光磊 郝剑虹 崔东 孟宪明 胡帛涛 季中豪 尤楠 曹欢
受保护的技术使用者：中国汽车技术研究中心有限公司
技术研发日：2022.04.21
技术公布日：2022/7/15