【技术实现步骤摘要】
本公开涉及动力电池仿真，特别涉及一种电池产热计算方法、系统及计算机程序产品。
技术介绍
1、锂离子动力电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小等优点，被广泛运用于电动汽车和储能领域。电池的安全性是制约电池进一步发展的主要限制因素之一。电池安全性与电池产热密切相关，在不良的通风或高倍率充放电条件下，电池产热会造成自身温度升高，严重时可能导致电池热失控，降低了电动汽车和储能电站的安全性。在锂离子电池仿真建模中，通常采用电化学-热耦合模型来仿真电池的产热功率和温度。
2、现有技术中，为了准确反应电池在充放电过程中的产热和温度变化，通常需要在模型中将电池真实的三维结构表示出来，但三维模型结构复杂，不仅前处理繁琐、计算时间长、计算结果受到网格单元质量的影响，且容易出现不收敛的情况。
技术实现思路
1、本公开旨在至少一定程度上解决上述技术中的技术问题之一，为此提出了一种电池产热计算方法，包括：
2、确定待建模电池的电池参数；
3、根据所述电池参数构建电化学模型与热模型；
4、对所述电化学模型与所述热模型进行耦合；
5、根据耦合模型计算待建模电池的产热。
6、进一步的，电池参数包括：几何参数、电化学参数及热物性参数；
7、电化学模型基于电化学参数构建；
8、电化学模型，包括：电荷守恒子模型、质量守恒子模型、反应动力学子模型及能量守恒子模型；
9、热模型基于热物性参数构建，构建方
10、基于电池参数，通过热物性参数等效、结构件集总热容等效及热对流等效，构建待建模电池的热模型。
11、进一步的，电荷守恒子模型，对应的表达式，包括：
12、固相电势分布表达式：
13、
14、液相电势分布表达式：
15、
16、其中，σeff表示有效固相电导率；κeff表示有效液相电导率；φs表示固相电势；φe表示液相电势；j表示局部反应电流密度；ce表示液相锂浓度。
17、进一步的，质量守恒子模型，对应的表达式，包括：
18、固相锂浓度分布表达式：
19、
20、液相锂浓度分布表达式：
21、
22、其中，ds表示固相扩散系数；de标识液相扩散系数；cs表示固相锂浓度；ce表示液相锂浓度；r表示电极颗粒沿径向的长度；εe表示孔隙率；表示液相有效扩散系数；f表示法拉第常数；表示锂离子迁移数；j表示局部反应电流密度。
23、进一步的，反应动力学子模型，对应的表达式，包括：
24、
25、其中，j表示局部反应电流密度，i0表示交换电流密度；αa表示阴极传递系数；αc表示阳极传递系数；f表示法拉第常数；r表示理想气体常数；t表示温度；η表示过电势；
26、能量守恒子模型，对应的表达式，包括：
27、
28、
29、其中，q表示电池的产热速率；m表示电池质量；cp表示比热容，h表示对流换热系数；i表示电流；r表示电阻；t表示温度；u表示电压；t表示时间；a表示换热面积。
30、进一步的，待建模电池热模型对应的等效热物性参数，包括：
31、
32、
33、其中，表示等效导热系数；表示等效密度；表示等效热容；m表示质量；c表示内部电芯；p表示正极级片；n表示负极级片；s表示隔膜；pc表示正极集流体；nc表示负极集流体。
34、进一步的，在对待建模电池进行结构件集总热容等效时，采用的表达式包括：
35、∫t(q1-q2)dt＝cimiδti(i＝电芯，等效电解质，壳体)
36、其中，q1表示产热功率；q2表示散热功率；ci表示部件i的比热容；mi表示部件i的质量；ti表示部件i的温度；
37、进一步的，在对待建模电池进行热对流等效时，采用的表达式包括：
38、
39、
40、
41、
42、其中；q表示热流；表示等效传热系数；表示等效热阻；r′表示内部电芯与外界环境之间的固有热阻；h′表示内部电芯与外界环境之间的固有对流系数；rd表示等效电解质的热阻；rs表示壳体的热阻；ao表示一维热模型的散热面积；at表示三维热模型的表面积；h表示三维热模型的对流系数；ld表示等效电解质的厚度；ls表示壳体的厚度；λd表示等效电解质的导热系数；λs表示壳体的导热系数；t表示温度。
43、本公开还提出一种电池产热计算系统，包括：
44、参数确定模块，用于确定待建模电池的电池参数；
45、模型构建模块，用于根据所述电池参数构建电化学模型与热模型；
46、模型耦合模块，用于对所述电化学模型与所述热模型进行耦合；
47、产热计算模块，用于根据耦合模型计算待建模电池的产热。
48、本公开还提出一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被存储于计算机可读存储介质中，所述计算机程序产品被处理器执行时，至少用于实现上述的电池产热计算方法方法。
49、与现有技术相比，本公开的有益效果是：
50、本公开提出一种等效一维电化学-热耦合模型，通过三次热等效：热物性参数等效、结构件集总热容等效、热对流等效，将真实电池的三维结构简化成一维结构，在保证计算精度的同时简化了模型的构建方法，有效提高了计算效率。
51、本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的描述。
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1.一种电池产热计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1的方法，其特征在于，电池参数包括：几何参数、电化学参数及热物性参数；
3.如权利要求2的方法，其特征在于，电荷守恒子模型，对应的表达式，包括：
4.如权利要求2的方法，其特征在于，质量守恒子模型，对应的表达式，包括：
5.如权利要求2的方法，其特征在于，反应动力学子模型，对应的表达式，包括：
6.如权利要求2的方法，其特征在于，待建模电池热模型对应的等效热物性参数，包括：
7.如权利要求2的方法，其特征在于，在对待建模电池进行结构件集总热容等效时，采用的表达式包括：
8.如权利要求2的方法，其特征在于，在对待建模电池进行热对流等效时，采用的表达式包括：
9.一种电池产热计算系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被存储于计算机可读存储介质中，其特征在于，所述计算机程序产品被处理器执行时，至少用于实现权利要求1-8任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种电池产热计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1的方法，其特征在于，电池参数包括：几何参数、电化学参数及热物性参数；
3.如权利要求2的方法，其特征在于，电荷守恒子模型，对应的表达式，包括：
4.如权利要求2的方法，其特征在于，质量守恒子模型，对应的表达式，包括：
5.如权利要求2的方法，其特征在于，反应动力学子模型，对应的表达式，包括：
6.如权利要求2的方法，其特征在于，待建模电池热模型对...
【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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