電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電池的仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試方法及 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電池在不同的溫度下有不同的運(yùn)行效果，過低的溫度會(huì)嚴(yán)重影響電池的放電能 力，高溫雖然可W增加電化學(xué)的反應(yīng)速度，改進(jìn)電池的運(yùn)行，但是電池的壽命會(huì)因?yàn)闇囟鹊?提升會(huì)增加腐蝕，加速電池老化過程。而電池的溫度變化又是由于電池的運(yùn)行情況和外界 環(huán)境而導(dǎo)致的。因此，對(duì)電池管理系統(tǒng)來說，預(yù)測(cè)電池溫度輪廓、W及預(yù)測(cè)電池的溫度變化 怎樣影響電池的運(yùn)行，對(duì)設(shè)計(jì)熱管理系統(tǒng)非常重要。
[000引 目前，可W使用有限元軟件，如ANSYS或COMSOL，建立電池的3D模型，對(duì)電池電化 學(xué)和熱傳導(dǎo)進(jìn)行非常精確的模擬。該種模型可W反應(yīng)出電池內(nèi)部運(yùn)行的溫度場(chǎng)。但是，該 些軟件在應(yīng)用中非常耗內(nèi)存和時(shí)間，不可能夠?qū)崟r(shí)將電池的溫度變化實(shí)時(shí)輸出給電池管理 系統(tǒng)。比如，在對(duì)電池的溫度場(chǎng)的=維計(jì)算中，在某一個(gè)靜止時(shí)刻，計(jì)算中等網(wǎng)格分布需要 耗時(shí)1分鐘W上。
[0004]還有一種簡單的電池仿真方法，假設(shè)電池的溫度變化相對(duì)于控制是緩慢的，因此 只是將電池的溫度設(shè)置為定值。該種仿真方法在做循環(huán)測(cè)試中不能夠反映出溫度對(duì)電池運(yùn) 行的影響情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題在于提供一種電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試方法及系統(tǒng)，不但可W有效地反映出電池真實(shí)的運(yùn)行情況，而且，計(jì)算速度快，占用內(nèi)存少，可W實(shí)時(shí)地將電池的 溫度變化輸出給電池管理系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試方 法，包含W下步驟：
[0007]建立一維電池?zé)崮Ｐ?；其中，電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能在電池本體內(nèi)部均勻分布；
[000引將電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能與電池等效電路禪合運(yùn)行；
[0009]根據(jù)電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能、大氣溫度與空氣流量，計(jì)算得出電池溫度。
[0010] 本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)，包含：電池等價(jià) 電路模塊、溫度傳感模塊、空氣流量傳感模塊與電池?zé)崮K；
[0011] 所述電池等價(jià)電路模塊與所述電池?zé)崮K禪合；所述溫度傳感模塊、所述空氣流 量傳感模塊均與所述電池?zé)崮K相連；
[0012] 所述電池等價(jià)電路模塊，用于模擬電池運(yùn)行、計(jì)算電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能，并將計(jì)算 結(jié)果輸出至所述電池?zé)崮K；
[0013]所述溫度傳感模塊，用于檢測(cè)電池周圍的大氣溫度，并輸出至所述電池?zé)崮K；
[0014]所述空氣流量傳感模塊，用于檢測(cè)電池周圍的空氣流量，并輸出至所述電池?zé)崮?塊；
[0015] 所述電池?zé)崮K，用于根據(jù)所述電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能、所述大氣溫度、所述空氣流 量與預(yù)先建立的一維電池?zé)崮Ｐ?，?jì)算得出電池溫度，并將計(jì)算的電池溫度反饋至所述電 池等價(jià)電路模塊；其中，在一維電池?zé)崮Ｐ椭?，電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能在電池本體內(nèi)部均勻分 布。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，建立的是一維電池?zé)崮Ｐ?，而且，電池運(yùn)行 產(chǎn)生的熱能在電池本體內(nèi)部均勻分布，也就是，只對(duì)電池的平均溫度進(jìn)行模擬，而不用模擬 出電池內(nèi)部每個(gè)區(qū)域的溫度分布，該樣，對(duì)電池的整個(gè)熱力場(chǎng)進(jìn)行了簡化，在計(jì)算電池溫度 時(shí)，計(jì)算量小，計(jì)算速度快，占用內(nèi)存少，可W實(shí)時(shí)地將電池的溫度變化輸出給電池管理系 統(tǒng)；而且，將電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能與電池等效電路禪合運(yùn)行，考慮了電池產(chǎn)生的熱對(duì)電池工 作的影響，從而，可W有效地反映出電池真實(shí)的運(yùn)行情況。
[0017] 進(jìn)一步地，在所述根據(jù)電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能、大氣溫度與空氣流量，計(jì)算得出電池 溫度的步驟中，包含W下子步驟：采用預(yù)先建立的空氣傳熱模型，根據(jù)上次計(jì)算的流動(dòng)空氣 帶走的熱量Qait、電池溫度與電池周圍空氣溫度的差值、大氣溫度與空氣流量，計(jì)算當(dāng)前流 動(dòng)空氣帶走的熱量采用預(yù)先建立的電池產(chǎn)生熱和傳熱模型，根據(jù)所述當(dāng)前流動(dòng)空 氣帶走的熱量與電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能，計(jì)算得出電池溫度。在計(jì)算電池溫度時(shí)，除了考慮電 池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能、大氣溫度與空氣流量，還考慮之前計(jì)算的流動(dòng)空氣帶走的熱量W及電 池溫度與電池周圍空氣溫度的差值，該樣，可W使計(jì)算的電池溫度更準(zhǔn)確，更能反映真實(shí)的 電池溫度。
【附圖說明】
[0018] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試方法的流程示意圖；
[0019] 圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試方法的流程示意圖；
[0020] 圖3是根據(jù)本發(fā)明第=實(shí)施方式的電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式中的空氣傳熱子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí) 施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可W理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中， 為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有該些技術(shù)細(xì)節(jié)和基 于W下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可W實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方 案。
[0023] 本發(fā)明的第一實(shí)施方式設(shè)及一種電池的硬件在環(huán)仿真測(cè)試方法，具體流程如圖1 所示，包含W下步驟：
[0024] 步驟101，建立一維電池?zé)崮Ｐ?；其中，電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能在電池本體內(nèi)部均勻 分布。在本實(shí)施方式中，采用一維的模擬方法，對(duì)電池的整個(gè)熱力場(chǎng)進(jìn)行了簡化，只對(duì)電池 的平均溫度進(jìn)行模擬，而不用模擬電池內(nèi)部每個(gè)區(qū)域的溫度分布。
[0025] 步驟102,將電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能與電池等效電路禪合運(yùn)行。在電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱 能與電池等效電路禪合運(yùn)行時(shí)，電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能會(huì)作用于電池等效電路，該樣，可W有 效地反映出電池真實(shí)的運(yùn)行情況，使模擬結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0026] 步驟103,計(jì)算電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能，采集大氣溫度與空氣流量。在本步驟中，通過 如下公式計(jì)算電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能：
[0027]
[002引其中，長為電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能，R為電池內(nèi)阻，I為電池的工作電流，N為電阻電 容（R-C)回路的數(shù)目，n為自然數(shù)。
[0029] 步驟104,根據(jù)電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能、大氣溫度與空氣流量，計(jì)算得出電池溫度。
[0030] 在本步驟中，通過如下方程計(jì)算電池溫度與時(shí)間的關(guān)系式：
[0031]
[00對(duì)其中，S=S-Q為電池內(nèi)部剩余的熱能，nibat為電池質(zhì)量，Cbat為電池 的比熱容，T為電池溫度，t為時(shí)間；A為電池與空氣的接觸面積，h為熱傳導(dǎo)系數(shù)，T"p為大 氣溫度，d為微分符號(hào)。
[0033] 在本實(shí)施方式中，計(jì)算時(shí)間在10微秒W內(nèi)，即使在對(duì)包含一百多節(jié)的電池箱，對(duì) 每一個(gè)電池進(jìn)行溫度仿真，也可W將仿真步長控制在1毫秒W內(nèi)。所W，可W實(shí)時(shí)地將電池 的溫度變化輸出給電池管理系統(tǒng)。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，建立的是一維電池?zé)崮Ｐ?，而且，電池運(yùn)行產(chǎn)生的熱能在電池本 體內(nèi)部均勻分布，也就是，只對(duì)電池的平均溫度進(jìn)行模擬，而不用模擬出電池內(nèi)部每個(gè)區(qū)域 的溫度分布，該樣，對(duì)電池的整個(gè)熱力場(chǎng)進(jìn)行了簡化，在計(jì)算電池溫度時(shí)，計(jì)算量小，計(jì)算速 度快，占用內(nèi)存少，可W實(shí)時(shí)地將電池的溫度變化輸出給電池管理系統(tǒng)；而且，將電池運(yùn)行 產(chǎn)生的熱能與電池等效電路禪合運(yùn)行，考慮了電池產(chǎn)生的熱對(duì)電池工作的影響，從而，可W 有效地反映出電池真實(shí)的運(yùn)行情況。
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