[发明专利]一种基于star CCM+与Amesim的动力电池系统热扩散联合仿真方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于star CCM+与Amesim的动力电池系统热扩散联合仿真方法。该方法包括：利用有限元前处理软件对动力电池系统的三维仿真模型进行接触界面处理并生成面网格；将所述前处理步骤中生成的面网格导入star CCM+软件中进行区域划分，设置网格参数生成体网格；针对动力电池系统体网格模型的不同区域设置对应的材料属性，并在动力电池系统三维仿真模型的材料属性中设置“协同仿真”操作；搭建控制模块，并进行参数调用，查看仿真结果。该方法通过star CCM+的传热模型与Amesim的控制模型相联合，最终构成完整的系统热扩展模型，既能保证模型的仿真精度，又极大的减少计算量，更好地预测电池系统热扩散状态，提出相应的防护措施，提高电动汽车的安全性。

技术领域

本发明属于动力电池安全领域，尤其涉及一种动力电池系统热扩散的仿真分析方法。

背景技术

锂离子电池具有高比能量、低自放电率以及长寿命等特点，因此其被广泛应用于新能源电动汽车上。但是，以锂离子电池热失控为特征的电动汽车自燃事故层出不穷，在一定程度上限制了电动汽车的发展。为了提高电动汽车的安全性，减缓甚至避免锂离子电池的热失控现象，各大研究机构针对热失控已经进行了非常深入的研究。目前，对于热失控的研究仍仅限于单体电池级别，对于系统级别的热扩散行为仿真分析，受到仿真方法的限制，很少有人研究。因此，关于热失控的研究成果很难实现工程应用，无法为电动汽车安全性的提升及安全防护提供有效的解决方案。因此，只有对整个电池系统的热扩散进行详细研究分析，才能采取合理的安全防护措施来减缓甚至避免热扩散的发生，提高电动汽车的安全性，进而推动整个新能源汽车行业的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于star CCM+与Amesim的动力电池系统热扩散联合仿真方法，提高电动汽车的安全性。

本发明实施例提供了一种基于star CCM+与Amesim的动力电池系统热扩散联合仿真方法，包括如下步骤：

前处理，利用有限元前处理软件对动力电池系统的三维仿真模型进行接触界面处理并生成面网格；

体网格生成，将所述前处理步骤中生成的面网格导入star CCM+软件中进行区域划分，设置网格参数生成体网格；

参数设置，在star CCM+软件中，针对动力电池系统体网格模型的不同区域设置对应的材料属性，其中材料属性包括但不限于材料密度、比热容、导热系数，并在动力电池系统三维仿真模型的材料属性中设置“协同仿真”操作，与Amesim软件进行联合；

搭建控制模块，在Amesim软件中，依据从高精度单体电池热失控模型仿真结果或单体电池热失控实验中提取的温度特征参数，为动力电池系统中每个单体电池均建立相应的生热控制模块，同时将每个生热模块的输入输出变量均接入到Amesim软件中的“协同仿真”模块；

参数调用，在star CCM+软件中，将每个单体电池的实时温度设置为“导出”；在Amesim软件中，将从star CCM+软件中导出的每个单体电池的实时温度设置为“输入”，并且将每个单体电池依据实时温度而计算出的实时生热功率设置为“导出”；在star CCM+软件中，将从Amesim软件中导出的每个单体电池依据实时温度而计算出的实时生热功率设置为每个单体电池的生热源，从而完成star CCM+与Amesim之间参数的相互调用，在Amesim软件中通过对每个单体电池的实时温度的处理来控制star CCM+中电池系统中各单体电池热失控过程中的生热量；

后处理，在star CCM+软件中，对仿真数据以及云图进行导出，查看仿真结果。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案首次完成了对整个动力电池系统热扩散的仿真分析，既能保证仿真精度，又提高仿真效率，基于此方法能够研究针对电池系统热扩展的有效防护措施。

附图说明

图1是本发明实施例中的动力电池系统热扩散仿真分析流程图；