【技术实现步骤摘要】
一种电池模组全生命周期热电耦合建模方法
[0001]本专利技术涉及电动汽车电池热行为分析与热模型构建领域，具体是一种电池模组全生命周期热电耦合建模方法。
技术介绍
[0002]电池本身具有各项异性，在空间维度的各个方向上电势与温度分布并不一致。目前大部分研究普遍将电池简化为均一热源。这种方法将电行为与热行为相互孤立，忽略了电池电势与温度分布的不均匀性，在源头上并未表征出电池真实的温度分布规律，这会使后续热管理设计的可靠性大打折扣。为了解决这一关键问题，需要构建真实的电池产热模型，重点关注以下四个方面。
[0003]其一，电池的电化学性能、安全性与可靠性均会受到温度的显著影响，此时需要对模型进行温度修正。其二，当电池长时间充放电循环后，材料会发生衰减老化，电池温升特性与温度场分布规律变化明显，此时需要考虑循环老化因素对电池热电耦合特性的影响。其三，目前已有研究普遍忽略母排的存在，电池极耳间没有电气连接部件，只针对电芯主体区域设计热管理结构，这在一定程度上会减弱热管理方案的有效性，此时需要对连接区域母排的产热与传热对电池...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种电池模组全生命周期热电耦合建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、搭建电池充放电特性试验台架，将试验得到的电池电参量与电池热行为挂钩，构建常温25℃环境下电池真实的产热模型；步骤二、在上述模型的基础上，引入阿伦尼乌斯公式与能斯特方程，提出温度修正因子IF
T
，提高不同外界环境温度下模型模拟的准确性与真实性；步骤三、在上述模型的基础上，重点关注负极SEI膜的厚度与电阻参量的变化，引入循环老化影响因子IF
SEI
，表征不同老化程度下电池热电行为的变化规律；步骤四、在上述模型的基础上，耦合ROM降阶模型进行提速，分析不同复杂行驶工况中虚拟电气连接与实体电气连接下母排的产热与传热对电池模组热电行为的影响。2.根据权利要求1所述的一种电池模组全生命周期热电耦合建模方法，其特征在于，所述步骤一具体是：在常温25℃环境下，通过电池充放电特性试验绘制电池在不同放电倍率下工作电压随放电深度DOD的变化曲线，通过放电电流与极耳截面积计算电流密度，以电流密度为自变量，工作电压为因变量，每隔0.1个放电深度DOD作一条直线，得到不同放电深度DOD下电池工作电压与电流密度的线性拟合关系，取每条直线斜率k的倒数为电导率Y，直线与纵坐标交点为电压U，将电导率Y与电压U拟合为5次多项式函数，如下式所示：与纵坐标交点为电压U，将电导率Y与电压U拟合为5次多项式函数，如下式所示：与纵坐标交点为电压U，将电导率Y与电压U拟合为5次多项式函数，如下式所示：其中，Q
nom
为电池额定容量，Vol表示单个电池活性区域的体积，j为电流密度；在上述多项式拟合函数的基础上，通过以下公式求解电池电化学反应中的体积电流传输速率与产热率与产热率与产热率其中，Q
nom
为电池额定容量，Q
ref
为电池充放电特性试验中获取Y与U参数的电池容量，Vol表示单个电池活性区域的体积，V为电池电压，U为电压—电流密度曲线的截距，Y为电压—电流密度曲线斜率的倒数，T为温度；在体积电流传输速率j
ECh
与产热率的基础上，采用如下的电池电化学反应中的能量守恒方程与电流守恒方程对电池电场与热场进行求解；
其中，σ
+
与σ
‑
分别为正极与负极的有效电导率，与分别为正极与负极的相电位，ρ为密度，Cp为比热，k为导热系数，T为温度，t为时间。3.根据权利要求1所述的一种电池模组全生命周期热电耦合建模方法，其特征在于，所述步骤二中，电池的电化学性能、安全性与可靠性均会受到温度的显著影响，因此需要对模型进行温度修正，将电池电压—电流密度曲线的截距U与电压—电流密度曲线斜率的倒数Y转化为关于温度T的函数；首先引入能斯特方程，如下式所示：其中E为温度T时的电池电势，E0为电池标准电势，z为电极反应中转移电子的摩尔数，R为摩尔气体常数，F为法拉第常数，Q为各参与电池反应组分的活度积，同理得到，当外界环境温度T0为25℃时，电池电势E0计算方程如下式所示：两式相减得到温度修正后的电池电压—电流密度曲线的截距U，如下式所示：两式相减得到温度修正后的电池电压—电流密度曲线的截距U，如下式所示：其中为温度修正因子，其大小等于
‑
RlnQ/zF，U0为25℃环境温度下电压—电流密度曲线的截距，其大小等于引入阿伦尼乌斯公式，如下式所示：其中，k为温度T时的化学反应速率常数，A为指前因子，E
技术研发人员：张天时，陈昊鹏，韩志武，杨凯乔，许艺怀，刘笑言，徐晓宇，王盛世，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。