[发明专利]基于分布参数热阻模型的电池组温度场在线获取方法

说明书

基于分布参数热阻模型的电池组温度场在线获取方法，属于锂离子电池组热管理领域。本发明的目的是为了解决在线计算温度场的方法，存在适用性差和精度低的问题。将整个电池组分割成多个立方体区域，对于每两个相邻立方体区域之间的热阻采用傅里叶导热定律就能计算出来，对于电池组外表面每个立方体区域与外部环境之间的热阻将对应立方体区域内节点的热阻取平均值进行计算，从而获得每个立方体区域的稳态或瞬态状态方程，再根据每个立方体区域的稳态或瞬态状态方程建立整个电池组的稳态状态空间方程组或整个电池组的瞬态状态空间方程组，从而得到电池组温度场。它用于获得电池组温度场。

技术领域

本发明涉及锂离子电池组温度场的在线计算方法，属于锂离子电池组热管理领域。

背景技术

锂离子电池因其高电压、高功率密度、高能量密度、循环寿命长等优势，广泛应用于新能源汽车的储能单元。

新能源汽车的不断发展对电池热管理系统提出了严格的要求。由于电池系统是一个复杂的分布参数系统，温度的变化具有很大的迟滞性，且汽车内部结构限制了测温设备的使用，需要有一个高效而精确的电池系统热模型来在线计算电池系统的温度场数据。

目前，用于电池温度场计算中最精确的方法是有限元仿真，然而，有限元仿真的计算规模巨大，计算时间太长，无法用于汽车上的温度场在线计算。而目前已提出的许多在线温度场计算方法与有限元仿真相比，其适用范围和精度都受到了严重的限制。

发明内容

本发明的目的是为了解决在线计算温度场的方法，存在适用性差和精度低的问题，现提供基于分布参数热阻模型的电池组温度场在线获取方法。

基于分布参数热阻模型的电池组温度场在线获取方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、采用有限元软件将电池组划分成由多个节点组成的节点图，并得到电池组外表面上每个节点与外部环境之间的热流密度，及电池组外表面上每个节点的温度；

步骤2、根据电池组外表面上每个节点与外部环境之间的热流密度、电池组外表面上每个节点的温度和热阻公式，得到电池组外表面上每个节点的热阻；

步骤3、建立电池组的三维区域模型，该模型中将电池组分割成多个立方体区域，多个立方体区域包括电池组内部的立方体区域和电池组外表面的立方体区域，获得每相邻两个立方体区域之间的传热面积和电池组外表面的每个立方体区域与外界环境之间的传热面积；

步骤4、根据每相邻两个立方体区域之间的传热面积获得电池组内部每个立方体区域与相邻6个方向上的立方体区域之间的热阻及电池组外表面的每个立方体区域与相邻的立方体区域之间的热阻，对电池组外表面的每个立方体区域内的节点的热阻取平均值，作为电池组外表面的每个立方体区域与外部环境之间的热阻；

步骤5、根据步骤3得到的每相邻两个立方体区域之间的传热面积和电池组外表面的每个立方体区域与外界环境之间的传热面积及步骤4得到的所有热阻，建立每个立方体区域的稳态或瞬态的状态方程；

步骤6、根据步骤5得到的每个立方体区域的稳态或瞬态状态方程，得到整个电池组的稳态状态空间方程组或整个电池组的瞬态状态空间方程组，根据整个电池组的瞬态状态空间方程组得到瞬态下电池组温度列向量，根据整个电池组的稳态状态空间方程组得到稳态的电池组温度列向量。

优选地，步骤2中，每个节点的热阻表示为：

式中，T₁表示有限元软件仿真出的电池组外表面上每个节点的温度，T₀表示外部环境温度，W表示有限元软件仿真出的电池组外表面每个节点与外部环境之间的热流密度，R1为每个节点的热阻。