【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池热仿真模型构建及其应用方法、及装置，属于电池仿真。
技术介绍
1、现代电动车辆和可再生能源系统中广泛使用的锂离子电池，其热管理是确保性能和安全性的关键。为了有效管理电池的热量，需要精确的热仿真模型来预测电池在各种工况下的温度分布和热响应。
技术实现思路
1、本申请提供了一种电池热仿真模型构建及其应用方法及装置，该模型结合了电池的物理结构、化学反应动力学和热传递特性，能够准确预测电池系统在不同工作条件下的温度变化和热耦合效应，提高电池热仿真的准确性。本申请提供如下技术方案：
2、第一方面，提供了一种电池热仿真模型构建及其应用方法，所述方法包括：
3、对电池结构的热物理特性进行建模，所述电池结构包括正负极材料、隔膜结构和电解质；
4、基于电池内部的热传导、对流和辐射传热机制、以及所述电池内部与外部环境的换热过程，建立所述电池内部的热传递模型；
5、将电池的电化学反应动力学模型与所述热传递模型耦合，得到耦合模型；
6、基于建模后的电池结构的热物理特性和数值求解法，求解所述耦合模型，得到在不同电荷-放电速率下的热响应；
7、基于所述不同电荷-放电速率下的热响应，评估不同电池设计、电化学条件和工作环境对电池温度的影响。
8、可选地，所述正负极材料的热物理特性包括：热导率：用于描述材料导热能力的物理量；和/或，比热容：用于描述单位质量材料升高单位温度所需的热量；和/或，密度。
9、所述
10、所述电解质的热物理特性包括：电解液组成、所述电解质的导电性和所述电解质的热导率。
11、可选地，所述热传导的热传递模型通过下式表示：
12、
13、其中，t是温度，ρ是密度，cp是比热容，k是热导率，是梯度算子。
14、可选地，所述对流的热传递模型通过下式表示：
15、qconv＝hconv·(tsur-t∞)；
16、qconv是对流传热率，hconv是对流换热系数，tsur是电池表面温度，t∞是周围环境温度。
17、可选地，所述辐射的热传递模型通过下式表示：
18、
19、其中，qrad是表面辐射热流密度，∈是表面的辐射率，σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，tsur是电池表面温度，t∞是周围环境温度。
20、可选地，所述电池内部与外部环境的换热过程的热传递模型通过对流和辐射的组合来描述，并通过下式表示：
21、qtotal＝qconv+qrad；
22、其中，qtotal是所述电池内部与外部环境的总换热，qrad是表面辐射热流密度，qconv是对流传热率。
23、可选地，所述将电池的电化学反应动力学模型与所述热传递模型耦合，得到耦合模型，通过下式表示：
24、
25、其中，ρ是材料密度,cp是比热容，k是热导率，t是温度，qchem是电化学反应产生或吸收的热量，qrad是表面辐射热流密度，qconv是对流传热率，是梯度算子。
26、可选地，所述耦合模型的模型参数利用实验数据进行参数标定和验证得到。
27、可选地，所述利用实验数据进行参数标定和验证包括：
28、实验获取电池在不同工况下的温度响应数据，得到实现数据；所述实验数据用于标定耦合模型中的模型参数；
29、使用所述实验数据验证所述耦合模型，比较模型预测的温度响应与实际测量数据，调整所述模型参数，得到调整后的耦合模型，以进行电池热仿真。
30、第二方面，提供了一种电池热仿真模型构建及其应用装置，所述装置包括：
31、第一建模模块，用于对电池结构的热物理特性进行建模，所述电池结构包括正负极材料、隔膜结构和电解质；
32、第二建模模块，用于基于电池内部的热传导、对流和辐射传热机制、以及所述电池内部与外部环境的换热过程，建立所述电池内部的热传递模型；
33、模型耦合模块，用于将电池的电化学反应动力学模型与所述热传递模型耦合，得到耦合模型；
34、热响应预测模块，用于基于建模后的电池结构的热物理特性和数值求解法，求解所述耦合模型，得到在不同电荷-放电速率下的热响应；
35、电池评估模块，用于基于所述不同电荷-放电速率下的热响应，评估不同电池设计、电化学条件和工作环境对电池温度的影响。
36、第三方面，提供一种电池热仿真模型构建及其应用装置，所述装置包括处理器和存储器；所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现第一方面所述的电池热仿真模型构建及其应用方法。
37、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现第一方面所述的电池热仿真模型构建及其应用方法。
38、本申请的有益效果在于：通过对电池结构的热物理特性进行建模，电池结构包括正负极材料、隔膜结构和电解质；基于电池内部的热传导、对流和辐射传热机制、以及电池内部与外部环境的换热过程，建立电池内部的热传递模型；将电池的电化学反应动力学模型与热传递模型耦合，得到耦合模型；基于建模后的电池结构的热物理特性和数值求解法，求解耦合模型，得到在不同电荷-放电速率下的热响应；基于不同电荷-放电速率下的热响应，评估不同电池设计、电化学条件和工作环境对电池温度的影响；可以解决传统电池热仿真模型的仿真效果不佳的问题；该模型结合了电池的物理结构、化学反应动力学和热传递特性，能够准确预测电池系统在不同工作条件下的温度变化和热耦合效应，提高电池热仿真的准确性。
39、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
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1.一种电池热仿真模型构建及其应用方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热传导的热传递模型通过下式表示：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对流的热传递模型通过下式表示：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辐射的热传递模型通过下式表示：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池内部与外部环境的换热过程的热传递模型通过对流和辐射的组合来描述，并通过下式表示：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将电池的电化学反应动力学模型与所述热传递模型耦合，得到耦合模型，通过下式表示：
8.根据权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，所述耦合模型的模型参数利用实验数据进行参数标定和验证得到。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用实验数据进行参数标定和验证包括：
10.一种电池热仿真模型构建及其应用装置，其特征在于，所述装置包括：
【技术特征摘要】
1.一种电池热仿真模型构建及其应用方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热传导的热传递模型通过下式表示：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对流的热传递模型通过下式表示：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辐射的热传递模型通过下式表示：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池内部与外部环境的换热过程的热传...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡彦辉，陈新虹，
申请(专利权)人：苏州易来科得科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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