【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法。
技术介绍
1、随着可再生能源发电的不断发展，储能系统和电动汽车已经成为电力系统中重要的组成部分。为了保证储能电站和电动汽车中电池系统的正常运行，以热失控为特征的锂离子电池系统的安全事故时有发生，限制了电动汽车的大规模应用。“热失控”是指电池内部出现放热连锁反应引起电池温升速率急剧变化的过热现象。电池领域急需有效的热失控防控方法，并建立相关仿真模型以知道动力电池系统的安全性设计。
2、现有技术中，为了掌握电池灾害的演变过程，更好地模拟不同阶段的灾害特性，科研人员开展了大量的电池仿真技术，主要涉及电池的循环老化、过充过放、热失控和热蔓延仿真方法，但疏忽了电池系统内部的电气安全仿真问题。电弧故障是电池系统中常见的电气安全问题之一，当出现金属连接头松动、导线破损、接线触点松动时都会造成电路似接非接，进而产生电弧问题。电弧故障在电池系统中越来越突出，电弧诱发电池灾害问题主要来源于电弧的热量积累和热量传导。因此，电弧对于电池的灾害可以体现为电弧诱发电池的热失控问题。针对电池系统中电弧和电池之间的仿真技术问题，并没有完善的合理的方法去阐明电弧诱发电池的灾害的过程。因此，迫切需要一种能够模拟电弧-电池耦合的仿真方法，用于模拟电弧诱发电池灾害过程，为电弧诱发电池热失控问题提供研究。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，将电池电弧实验与电池电弧仿真结合，
2、本专利技术提供的基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，包括如下步骤：
3、s1、电弧实验步骤，对电池施加持续的电弧作用，直到电池发生热失控，获取整个电弧实验阶段的电弧电压、电弧电流、电池温度值和电池的端电压；
4、s2、根据所述电弧电压和电弧电流得到电弧作用的等效半径r和等效功率parc_bat；
5、s3、进行电池绝热热失控实验，记录电池在各时刻的温度和各时刻的电压，搭建电池的几何模型，在电池的极柱处添加电弧的等效热源，在电池极柱处中心添加半径为r的圆形平面，将电弧的等效作用功率施加在所述圆形平面上，施加作用功率时间为实际的电弧作用时间；
6、s4、开展基于热源等效的电弧-电池耦合仿真，获得电池温度，将仿真得到的电池温度与实际温度进行标定，最终获得电弧-电池的热失控模型。
7、进一步的，所述电池温度包括电池壳体的预设温度和卷芯温度。
8、进一步的，所述等效半径r为：
9、r＝0.08991*iarc0.7008+0.3268。
10、进一步的，所述等效功率parc_bat为：
11、parc_bat＝k*parc；
12、其中，parc为电弧功率，为：parc＝uarc*iarc，uarc为电弧电压，iarc为电弧电流；k为电弧和电池之间的功率传递系数，取值在0到1之间。
13、进一步的，所述功率传递系数k的获取方法包括：
14、在电池上盖上设置n个预设点，进行极柱-电弧实验，获取电弧电压、电弧电流和各预设点的温度，通过所述电弧电压和电弧电流得到实际的电弧功率；
15、在0-1之间选择m个数值作为待筛选传递系数{k1，k2，…，km}，进而获取m组等效作用功率parc_bat；
16、构建电池几何模型，并设置与实际电池上盖上相同的n个预设点，以等效作用功率parc_bat作为等效热源；
17、在每个待筛选传递系数下，获取n个预设点所对应的温度曲线{t′1,t′2，…,t′n}，求取仿真得到的n条温度曲线和实验所得的n条温度曲线之间的均方根误差{rmse1,rmse2,…，rmsen}，选取均方根误差最小值所对应的传递系数为功率传递系数。
18、进一步的，所述集合模型中，设置有与极柱电弧实验时相同的温度预设点，还设置以极柱中心点为圆心、半径为r的圆形，圆面积为电弧作用等效面积sarc，将电弧作用等效功率parc_bat施加在等效面积sarc上，作用时间t为实际电弧持续的时间，形成上盖几何模型的等效热源。
19、本专利技术与现有技术相比具有以下技术效果：
20、本专利技术通过电弧-电池实验模拟电弧故障发生时的电池热失控现象，并测量发生热失控全阶段的电压、电流数据和温度数据，得到等效作用功率，并将所述等效作用功率作为等效热源，将所述热源与电池几何模型结合，开展了基于等效热源的电弧-电池耦合仿真，将电弧-电池热失控实验的实际电压、电流和温度数据标定仿真模型，获得能够精确反应电池实际热失控状态的热失控仿真模型。
21、以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
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1.基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，所述电池温度包括电池壳体的预设温度和卷芯温度。
3.根据权利要求1所述基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，所述等效半径r为：
4.根据权利要求1所述基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，所述等效功率Parc_bat为：
5.根据权利要求4所述基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，所述功率传递系数k的获取方法包括：
6.根据权利要求5所述基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，所述集合模型中，设置有与极柱电弧实验时相同的温度预设点，还设置以极柱中心点为圆心、半径为r的圆形，圆面积为电弧作用等效面积Sarc，将电弧作用等效功率Parc_bat施加在等效面积Sarc上，作用时间t为实际电弧持续的时间，形成上盖几何模型的等效热源。
【技术特征摘要】
1.基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，所述电池温度包括电池壳体的预设温度和卷芯温度。
3.根据权利要求1所述基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，所述等效半径r为：
4.根据权利要求1所述基于等效热源的电弧-电池耦合仿真方法，其特征在于，所述等效功率parc_bat为：
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