[发明专利]一种汽车电池热管理仿真方法

说明书

本发明涉及一种汽车电池热管理仿真方法，假设电池包内部包含12个模组，且每个模组内电芯的布置方式相同，包含以下步骤：以单个模组为例，将电池模组内的电芯进行离散，离散为9个质量点；分别建立9个质量点的一维热属性模型；建立9个质量点之间的热传导模型；将电芯与电池包壳体之间的材料层进行离散，每层材料离散为三份；建立离散后的材料层热属性模型；建立各材料层之间的导热模型；建立材料层与电芯之间的导热模型；建立电池包模型及冷却水道模型；仿真初始参数输入；重复上述步骤，至电池包内部的温差达到目标值；本发明不仅建模方法简单，仿真计算时间短，而且能够获得模组及电池包内部的温度分布，有利于提高电池包温度的仿真精度。

[技术领域]

本发明涉及汽车电池热管理技术领域，具体地说是一种汽车电池热管理仿真方法。

[背景技术]

目前，纯电动汽车及混合动力汽车已经在国内广泛推广，不同于传统汽车，纯电动汽车的心脏为汽车动力电池。作为核心部件，汽车动力电池的性能直接关系到电动汽车性能，续航能力，电池寿命，以及整车运行的安全性、可靠性等。

现阶段锂离子电池以其高能量密度、高电压、低自放电率和良好的稳定性而成为混合动力车以及电动汽车能源的首选。但是，混合动力汽车和纯电动汽车所用的锂离子电池容量远大于市场上常见的消费电子中所用的锂离子电池的容量。由于锂离子电池在大功率放电会伴有大部分热量产生，导致电池内部温度急剧上升，影响电池的寿命及效率，严重甚至可能有发热失控的危险。因此设计合理的热管理系统对锂离子电池的开发至关重要，要求热管理系统可以达到以下要求：(1)在夏季高热环境下：确保电池工作在适宜的温度范围内，同时避免电池包内部各电芯的温度均匀，避免出现局部电芯过热或过冷的情况。局部过热或过冷会导致电池性能退化，影响使用寿命等问题。(2)在冬季极寒的情况下：要求电池内部配置良好的加热系统，保证电池的低温充电，以及车辆在低温情况下的启动。电池在低温环境下，容易产生电池耗电快，无法启动，以及无法充电等问题。

目前，电池热管理仿真常用的方法有两种：

1.CFD仿真方法：建立完整的电芯，模组及电池包模型，各级导热层，冷却水板，隔热层等数据，并做好网格划分，同时为了考虑电池加热及采暖效果，需要建立固体网格，模型复杂，计算周期极长。该方法优点为：可获取电池包内部温度分布图，分析结果直观。其缺点是：建模困难，分析周期长，无法满足电池包内部结构布置的前期开发周期。

2.一维仿真方法：将电池包作为一个整体质量点，并赋予整体的热属性，以及总体散热量，计算电池包内部的平均温度。该方法优点为：建模容易，计算周期短。其缺点是：仅能获取电池包内部的平均温度，分析精度低，无法获取电池包内部的温度分布。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种汽车电池热管理仿真方法，不仅建模方法简单，仿真计算时间短，而且能够获得模组及电池包内部的温度分布，保证电池工作在最适宜的温度，有利于提高电池包温度的仿真精度。

为实现上述目的设计一种汽车电池热管理仿真方法，假设电池包内部包含12个模组，且每个模组内电芯的布置方式相同，包含以下步骤：

1)以单个模组为例，将电池模组内的电芯进行离散，离散为N个质量点，其中，N为大于3的任意自然数；

2)分别建立N个质量点的一维热属性模型；

3)建立N个质量点之间的热传导模型；

4)将电芯与电池包壳体之间的材料层进行离散，每层材料离散为三份；

5)建立离散后的材料层热属性模型；

6)建立各材料层之间的导热模型，其中，材料层之间以热传导方式进行换热，冷却水板与冷却液之间以热对流形式进行换热；

7)建立材料层与电芯之间的导热模型；

8)建立电池包模型及冷却水道模型；