电池的硬件在环仿真测试方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电池的仿真技术领域，特别设及一种电池的硬件在环仿真测试方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 电池在不同的温度下有不同的运行效果，过低的温度会严重影响电池的放电能 力，高温虽然可W增加电化学的反应速度，改进电池的运行，但是电池的寿命会因为温度的 提升会增加腐蚀，加速电池老化过程。而电池的温度变化又是由于电池的运行情况和外界 环境而导致的。因此，对电池管理系统来说，预测电池温度轮廓、W及预测电池的温度变化 怎样影响电池的运行，对设计热管理系统非常重要。
[000引 目前，可W使用有限元软件，如ANSYS或COMSOL，建立电池的3D模型，对电池电化 学和热传导进行非常精确的模拟。该种模型可W反应出电池内部运行的温度场。但是，该 些软件在应用中非常耗内存和时间，不可能够实时将电池的温度变化实时输出给电池管理 系统。比如，在对电池的温度场的=维计算中，在某一个静止时刻，计算中等网格分布需要 耗时1分钟W上。
[0004]还有一种简单的电池仿真方法，假设电池的温度变化相对于控制是缓慢的，因此 只是将电池的温度设置为定值。该种仿真方法在做循环测试中不能够反映出温度对电池运 行的影响情况。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题在于提供一种电池的硬件在环仿真测试方法及系统，不但可W有效地反映出电池真实的运行情况，而且，计算速度快，占用内存少，可W实时地将电池的 温度变化输出给电池管理系统。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电池的硬件在环仿真测试方 法，包含W下步骤：
[0007]建立一维电池热模型；其中，电池运行产生的热能在电池本体内部均匀分布；
[000引将电池运行产生的热能与电池等效电路禪合运行；
[0009]根据电池运行产生的热能、大气温度与空气流量，计算得出电池温度。
[0010] 本发明的实施方式还提供了一种电池的硬件在环仿真测试系统，包含：电池等价 电路模块、温度传感模块、空气流量传感模块与电池热模块；
[0011] 所述电池等价电路模块与所述电池热模块禪合；所述温度传感模块、所述空气流 量传感模块均与所述电池热模块相连；
[0012] 所述电池等价电路模块，用于模拟电池运行、计算电池运行产生的热能，并将计算 结果输出至所述电池热模块；
[0013]所述温度传感模块，用于检测电池周围的大气温度，并输出至所述电池热模块；
[0014]所述空气流量传感模块，用于检测电池周围的空气流量，并输出至所述电池热模 块；
[0015] 所述电池热模块，用于根据所述电池运行产生的热能、所述大气温度、所述空气流 量与预先建立的一维电池热模型，计算得出电池温度，并将计算的电池温度反馈至所述电 池等价电路模块；其中，在一维电池热模型中，电池运行产生的热能在电池本体内部均匀分 布。
[0016] 本发明实施方式相对于现有技术而言，建立的是一维电池热模型，而且，电池运行 产生的热能在电池本体内部均匀分布，也就是，只对电池的平均温度进行模拟，而不用模拟 出电池内部每个区域的温度分布，该样，对电池的整个热力场进行了简化，在计算电池温度 时，计算量小，计算速度快，占用内存少，可W实时地将电池的温度变化输出给电池管理系 统；而且，将电池运行产生的热能与电池等效电路禪合运行，考虑了电池产生的热对电池工 作的影响，从而，可W有效地反映出电池真实的运行情况。
[0017] 进一步地，在所述根据电池运行产生的热能、大气温度与空气流量，计算得出电池 温度的步骤中，包含W下子步骤：采用预先建立的空气传热模型，根据上次计算的流动空气 带走的热量Qait、电池温度与电池周围空气温度的差值、大气温度与空气流量，计算当前流 动空气带走的热量采用预先建立的电池产生热和传热模型，根据所述当前流动空 气带走的热量与电池运行产生的热能，计算得出电池温度。在计算电池温度时，除了考虑电 池运行产生的热能、大气温度与空气流量，还考虑之前计算的流动空气带走的热量W及电 池温度与电池周围空气温度的差值，该样，可W使计算的电池温度更准确，更能反映真实的 电池温度。
【附图说明】
[0018] 图1是根据本发明第一实施方式的电池的硬件在环仿真测试方法的流程示意图；
[0019] 图2是根据本发明第二实施方式的电池的硬件在环仿真测试方法的流程示意图；
[0020] 图3是根据本发明第=实施方式的电池的硬件在环仿真测试系统的结构示意图；
[0021] 图4是根据本发明第四实施方式中的空气传热子模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实 施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可W理解，在本发明各实施方式中， 为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有该些技术细节和基 于W下各实施方式的种种变化和修改，也可W实现本申请各权利要求所要求保护的技术方 案。
[0023] 本发明的第一实施方式设及一种电池的硬件在环仿真测试方法，具体流程如图1 所示，包含W下步骤：
[0024] 步骤101，建立一维电池热模型；其中，电池运行产生的热能在电池本体内部均匀 分布。在本实施方式中，采用一维的模拟方法，对电池的整个热力场进行了简化，只对电池 的平均温度进行模拟，而不用模拟电池内部每个区域的温度分布。
[0025] 步骤102,将电池运行产生的热能与电池等效电路禪合运行。在电池运行产生的热 能与电池等效电路禪合运行时，电池运行产生的热能会作用于电池等效电路，该样，可W有 效地反映出电池真实的运行情况，使模拟结果更准确。
[0026] 步骤103,计算电池运行产生的热能，采集大气温度与空气流量。在本步骤中，通过 如下公式计算电池运行产生的热能：
[0027]
[002引其中，長为电池运行产生的热能，R为电池内阻，I为电池的工作电流，N为电阻电 容（R-C)回路的数目，n为自然数。
[0029] 步骤104,根据电池运行产生的热能、大气温度与空气流量，计算得出电池温度。
[0030] 在本步骤中，通过如下方程计算电池温度与时间的关系式：
[0031]
[00对其中，S=S-Q为电池内部剩余的热能，nibat为电池质量，Cbat为电池 的比热容，T为电池温度，t为时间；A为电池与空气的接触面积，h为热传导系数，T"p为大 气温度，d为微分符号。
[0033] 在本实施方式中，计算时间在10微秒W内，即使在对包含一百多节的电池箱，对 每一个电池进行温度仿真，也可W将仿真步长控制在1毫秒W内。所W，可W实时地将电池 的温度变化输出给电池管理系统。
[0034]与现有技术相比，建立的是一维电池热模型，而且，电池运行产生的热能在电池本 体内部均匀分布，也就是，只对电池的平均温度进行模拟，而不用模拟出电池内部每个区域 的温度分布，该样，对电池的整个热力场进行了简化，在计算电池温度时，计算量小，计算速 度快，占用内存少，可W实时地将电池的温度变化输出给电池管理系统；而且，将电池运行 产生的热能与电池等效电路禪合运行，考虑了电池产生的热对电池工作的影响，从而，可W 有效地反映出电池真实的运行情况。
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