CN109388859A - 一种锂离子电池性能仿真方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种锂离子电池性能仿真方法和系统，所述方法包括：获取锂离子电池的温度；获取所述电池的电化学‑热耦合模型和热失控模型；根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学‑热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真方法和系统，可以实现对锂离子电池从正常工作状态到热失控状态全过程的仿真模拟。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池性能仿真方法和系统。
背景技术
锂离子电池因其电压高、比容量大、循环寿命长的特点，是目前较为理想的动力与储能电源体系。但近年来锂离子电池安全事故时有发生，使得大容量和高功率锂离子电池的商业化应用受到了很大程度的限制。
锂离子电池安全事故的诱因很多，诸如过充、短路、挤压、振动和碰撞等,但其安全事故发生的机制多是由于电池的生热速率高于散热速率时，电池内压及温度急剧上升，进入到无法控制的自加温状态，即电池进入热失控状态，导致电池发生燃烧或/和爆炸。因此，热失控是锂离子电池安全性的根本原因和共性问题，研究锂离子电池的热失控过程对于解析锂离子电池发生热失控的机制，改善锂离子电池的安全性具有重要的意义。
锂离子电池是一个复杂的能源系统，其内部涉及到相互耦合的电化学反应、传质过程和传热过程，单纯使用实验手段研究其热失控过程需要花费大量的人力物力，且大多只能获得定性结果或电压与温度的宏观信息，难以反映电池内部参数的变化过程，更难以解析锂离子电池热失控触发的机制。
使用数值仿真技术，能够全面系统地捕捉锂离子电池在工作过程各物理量的动态变化，为分析其热失控触发过程提供有效的信息。目前，已有大量研究者采用数值仿真的方法模拟锂离子电池的特性，但这些研究基本都局限于单独的正常工作过程或热失控过程，而很少关注到锂离子电池从正常工作状态到热失控状态的转变过程，且无法实现对锂离子电池从正常工作状态到热失控状态全过程的模拟。锂离子动力电池在实际应用中，总是在外界因素的触发下，从正常工作状态转变到热失控状态。所以，现有的仿真方法实际上无法实现对锂离子电池在实际应用过程中发生热失控的过程的模拟。因此，如何提供一种能够实现对锂离子电池从正常工作状态到热失控状态的性能仿真方法，成为亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种锂离子电池性能仿真方法和系统。
第一方面，本发明实施例提供一种锂离子电池性能仿真方法，所述方法包括：
获取锂离子电池的温度；
获取所述电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；
根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
第二方面，本发明实施例提供一种锂离子电池性能仿真系统，所述系统包括：
温度获取模块，用于获取锂离子电池的温度；
模型获取模块，用于获取所述电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；
计算模块，用于根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，所述设备包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述锂离子电池性能仿真方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述锂离子电池性能仿真方法。
本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真方法和系统，通过预设温度阈值，当锂离子电池的温度小于或等于所述温度阈值时，采用电化学-热耦合模型计算所述电池的电性能和热特性；当所述电池的温度大于所述温度阈值时，采用热失控模型计算所述电池的电性能和热特性，可以实现对锂离子电池从正常工作状态到热失控状态全过程的模拟，得到所述电池在正常工作过程、热失控触发过程和热失控过程中的电性能和热特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真方法流程图；
图2为本发明施例提供的锂离子电池性能仿真系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真方法流程图，如图1所示，所述方法包括：
步骤10、获取锂离子电池的温度；
步骤11、获取锂离子电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；
步骤12、根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
具体地，服务器可以获取锂离子电池的电化学-热耦合模型和热失控模型，所述电化学-热耦合模型用于模拟锂离子电池在正常工作状态下的电性能和热特性；所述热失控模型用于模拟所述电池在热失控状态下的电性能和热特性。所述电性能包括：锂离子电池的电压随时间的变化关系、所述电池的电势分布及其随时间的变化关系以及所述电池的电流分布及其随时间的变化关系。所述热特性包括：锂离子电池的体系最高温度随时间的变化规律、所述电池的温度场分布及其随时间的变化关系、所述电池的总生热率随时间的变化关系以及所述电池的生热率空间分布及其随时间的变化关系。所述电化学-热耦合模型和所述热失控模型，都是基于ANSYS Fluent建立的。
服务器可以实时获取所述电池的温度，所述温度可以为所述电池的体系最高温度，将其作为控制模型切换的参数。由于锂离子电池处于正常工作状态时的温度小于处于热失控状态时的温度，服务器可以预先设定一个温度阈值，当所述电池的温度小于或等于所述温度阈值时，采用电化学-热耦合模型计算所述电池的电性能和热特性，当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。温度阈值可以根据锂离子电池的材料体系、容量大小等具体设置，比如可以设为60～120℃。其中，控制模型切换的逻辑是基于ANSYS Simplorer建立的。
所述服务器可以分别设定所述电化学-热耦合模型和所述热失控模型的求解步长，由于热失控触发过程电压和温度变化较快，因此热失控模型的求解步长应小于所述电化学-热耦合模型的求解步长。服务器还可设定求解时间，所述求解时间应能覆盖电压下降到零和温度上升至最高值的全过程。
本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真方法，通过预设温度阈值，当锂离子电池的温度小于或等于所述温度阈值时，采用电化学-热耦合模型计算所述电池的电性能和热特性；当所述电池的温度大于所述温度阈值时，采用热失控模型计算所述电池的电性能和热特性，可以实现对锂离子电池从正常工作状态到热失控状态全过程的模拟，得到所述电池在正常工作过程、热失控触发过程和热失控过程中的电性能和热特性。
可选的，在上述实施例的基础上，所述方法还包括所述电化学-热耦合模型和所述热失控模型的建立过程，所述建立过程包括：
建立所述电池的有限元模型；
获取所述电化学-热耦合模型中的第一参数和第一边界条件，以及所述热失控模型中的第二参数和第二边界条件；
根据所述第一参数、所述第一边界条件和所述有限元模型，建立所述电化学-热耦合模型，根据所述第二参数、所述第二边界条件和所述有限元模型，建立所述热失控模型。
具体地，服务器基于ANSYS Fluent建立电化学-热耦合模型和热失控模型过程包括：首先，建立离子电池有限元模型，然后，获取所述电化学-热耦合模型中的第一参数和第一边界条件，以及所述热失控模型中的第二参数和第二边界条件。所述第一参数如表一所示，所述第二参数如表二所示。
表一
表二
上述表一和表二中，√表示需要设定该参数，×表示该参数不需设定，-表示该参数的单位为量纲1。
锂离子电池处于正常工作状态下的载荷为放电条件，可以设定放电条件的载荷具体值。放电条件类型可以包括：恒倍率、恒流、恒压和恒功率。锂离子电池处于热失控状态下的载荷为热失控时的内部短路电阻，可以设定所述内部短路电阻的具体值。所述第一边界条件和所述第二边界条件，都可以包括初始环境温度和与环境换热的条件，所述初始环境温度可以设定具体温度值，所述与环境换热条件可设定不同类型，包括：对流换热、热传导、热辐射和绝热。比如，可以设定为对流换热条件，此时，可以设定对流换热系数。所述服务器可以根据所述第一参数和所述第一边界条件，建立所述电化学-热耦合模型；可以根据所述第二参数和所述第二边界条件，建立所述热失控模型。
本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真方法，通过建立锂离子电池的有限元模型，获取所述电化学-热耦合模型中的第一参数和第一边界条件，以及所述热失控模型中的第二参数和第二边界条件，根据所述第一参数、所述第一边界条件和所述有限元模型，建立所述电化学-热耦合模型，根据所述第二参数、所述第二边界条件和所述有限元模型，建立所述热失控模型，使得所述锂离子电池仿真方法更加科学。
可选的，在上述实施例的基础上，所述建立所述电池的有限元模型，包括：
获取所述电池的外形尺寸，根据所述外形尺寸，建立所述电池的三维几何模型；
对所述三维几何模型进行网格化处理，得到第一网格模型；
在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域和负极极耳区域，得到第二网格模型；
获取所述活性区域、所述正极极耳区域和所述负极极耳区域在预设环境温度下的材料特性；
根据所述材料特性和所述第二网格模型，建立所述电池的有限元模型。
可选的，在上述实施例的基础上，所述材料特性包括：密度、电导率、比热容和热传导系数。
具体地，上述实施例中提及的锂离子电池有限元模型的建立过程，包括：服务器获取锂离子电池的外形尺寸，根据所述外形尺寸建立所述电池的三维几何模型，其中，所述外形尺寸可以包括：所述主体长度、宽度和厚度，正极极耳的长度、厚度和宽度，以及负极极耳的长度、厚度和宽度。然后，服务器对所述几何模型进行网格化处理，得到第一网格模型。所述第一网格模型中，每个网格的最大单元尺寸和网格数量会直接影响模拟方法的计算精度和速度，其中，最大单元尺寸越小，计算精度越高。为了保证模拟精度，可以减小正极极耳和负极极耳的最大单元尺寸。
然后，服务器在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域、负极极耳区域，得到第二网格模型，还可以在所述第二网格模型中确定电连接区域。比如，可以将所述第一网格模型的主体设定为活性区域，正极极耳设定为正极极耳区域，负极极耳设定为负极极耳区域，正极极耳顶部设定为正极电连接区域，负极极耳顶部设定为负极电连接区域，上述所有区域均设定为固体域。
服务器可以获取所述活性区域、所述正极极耳区域和所述负极极耳区域，在预设环境温度下的材料特性，所述材料特性包括密度、电导率、比热容和热传导系数。根据所述材料特性和所述第二网格模型，建立所述电池的有限元模型。
本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真方法，通过根据锂离子电池的外形尺寸，建立所述电池的三维几何模型；对所述三维几何模型进行网格化处理，得到第一网格模型；在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域和负极极耳区域，得到第二网格模型；获取所述活性区域、所述正极极耳区域和所述负极极耳区域在预设环境温度下的材料特性；根据所述材料特性和所述第二网格模型，建立所述电池的有限元模型，提高了所述方法的科学性。
接下来，以一个正极材料为三元材料的锂离子电池为例，详细描述本发明实施例提供的技术方案。首先，服务器基于ANSYS Fluent，根据获取到的所述电池的主体长度、宽度和厚度，正极极耳的长度、厚度和宽度，负极极耳的长度、厚度和宽度，建立所述电池的三维几何模型。然后，对所述三维几何模型进行网格化处理，得到所述电池的第一网格模型。为保证模拟精度，本发明实施例中正极极耳和负极极耳的最大单元尺寸为10-6m。然后，服务器在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域和负极极耳区域，并指定电池的电连接区域，得到第二网格模型。具体地，将所述第一网格模型主体设定为活性区域，正极极耳设定为正极极耳区域，负极极耳设定为负极极耳区域，正极极耳顶部设定为正极电连接区域，负极极耳顶部设定为负极电连接区域，所有区域均设定为固体域。再然后，所述服务器分别指定反应活性区域、正极和负极区域的材料特性，包括密度、电导率、比热容和热传导系数，指定的材料特性为环境温度下的特性，本发明实施例中设定的环境温度为25℃。所述服务器按照表一和表二中所示的参数，设定电化学-热耦合模型和热失控模型的参数，并分别施加载荷和边界条件，建立电化学-热耦合模型和热失控模型。本发明实施例中，正常工作条件下的载荷为恒倍率放电条件，放电倍率为1C，热失控条件的载荷为热失控时的内部短路电阻，内部电路电阻值为10-7Ω；边界条件中，初始环境温度设定为25℃，与环境换热的条件类型为对流换热条件，对流换热系数为5Wm-2K-1。
所述服务器建立所述电化学-热耦合模型和所述热失控模型之后，基于ANSYSSimplorer，建立模型转换控制逻辑。所述服务器可以实时获取基于ANSYS Fluent计算得到的电池的体系最高温度，将所述体系最高温度与模型转换温度即预设的温度阈值相比较。本发明实施例的模型转换温度可以设定为65℃。当所述体系最高温度小于或等于65℃时，采用所述电化学-热耦合模型计算所述电池的电性能和热特性；当所述体系最高温度大于65℃时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。本发明实施例将电化学-热耦合模型的求解步长设定为0.5s，热失控模型的求解步长设定为0.05s，求解时间设定为1000s。
表三是采用本发明实施例提供的锂离子电池仿真方法，对锂离子电池从正常工作状态到热失控状态的全过程仿真，得到的电压和温度的结果。由表三可以看出，采用本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真方法，对锂离子电池进行从正常工作状态到热失控状态的全过程仿真，得到的结果与实验吻合度较好。
表三
图2为本发明施例提供的锂离子电池性能仿真系统的结构示意图，如图2所示，所述系统包括：温度获取模块20、模型获取模块21和计算模块22，其中：
温度获取模块20用于获取锂离子电池的温度；模型获取模块21用于获取所述电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；计算模块22用于根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
具体地，模型获取模块21可以获取锂离子电池的电化学-热耦合模型和热失控模型，所述电化学-热耦合模型用于模拟锂离子电池在正常工作状态下的电性能和热特性；所述热失控模型用于模拟所述电池在热失控状态下的电性能和热特性。所述电性能包括：锂离子电池的电压随时间的变化关系、所述电池的电势分布及其随时间的变化关系以及所述电池的电流分布及其随时间的变化关系。所述热特性包括：锂离子电池的体系最高温度随时间的变化规律、所述电池的温度场分布及其随时间的变化关系、所述电池的总生热率随时间的变化关系以及所述电池的生热率空间分布及其随时间的变化关系。所述电化学-热耦合模型和所述热失控模型，都是基于ANSYS Fluent建立的。
温度获取模块20可以实时获取所述电池的温度，所述温度可以为所述电池的体系最高温度，将其作为控制模型切换的参数。由于锂离子电池处于正常工作状态时的温度小于处于热失控状态时的温度，计算模块22可以预先设定一个温度阈值，当所述电池的温度小于或等于所述温度阈值时，采用电化学-热耦合模型计算所述电池的电性能和热特性，当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。温度阈值可以根据锂离子电池的材料体系和容量大小等具体设置，比如可以设为60～120℃。其中，控制模型切换的逻辑是基于ANSYS Simplorer建立的。
所述计算模块22可以分别设定所述电化学-热耦合模型和所述热失控模型的求解步长，由于热失控触发过程电压和温度变化较快，因此热失控模型的求解步长应小于所述电化学-热耦合模型的求解步长。服务器还可设定求解时间，所述求解时间应能覆盖电压下降到零和温度上升至最高值的全过程。
本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真系统，其功能具体参照上述方法实施例，此处不再赘述。
本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真系统，通过预设温度阈值，当锂离子电池的温度小于或等于所述温度阈值时，采用电化学-热耦合模型计算所述电池的电性能和热特性；当所述电池的温度大于所述温度阈值时，采用热失控模型计算所述电池的电性能和热特性，可以实现对锂离子电池从正常工作状态到热失控状态全过程的模拟，得到所述电池在正常工作过程、热失控触发过程和热失控过程中的电性能和热特性。
可选的，在上述实施例的基础上，所述系统包括：温度获取模块、模型获取模块、计算模块、有限元建立模块、参数获取模块和模型建立模块，其中：
有限元建立模块用于建立所述电池的有限元模型；参数获取模块用于获取所述电化学-热耦合模型中的第一参数和第一边界条件，以及所述热失控模型中的第二参数和第二边界条件；模型建立模块用于根据所述第一参数、所述第一边界条件和所述有限元模型，建立所述电化学-热耦合模型，根据所述第二参数、所述第二边界条件和所述有限元模型，建立所述热失控模型。
具体地，本发明实施例提供一种锂离子电池性能仿真系统，所述系统包括：温度获取模块、模型获取模块、计算模块、有限元建立模块、参数获取模块和模型建立模块。其中，所述温度获取模块、所述模型获取模块和所述计算模块已在上述实施例中详细描述，此处不再赘述。
所述有限元建立模块可以建立离子电池有限元模型，参数获取模块可以获取所述电化学-热耦合模型中的第一参数和第一边界条件，以及所述热失控模型中的第二参数和第二边界条件。锂离子电池处于正常工作状态下的载荷为放电条件，可以设定放电条件的载荷具体值。放电条件类型可以包括：恒倍率、恒流、恒压和恒功率。锂离子电池处于热失控状态下的载荷为热失控时的内部短路电阻，可以设定所述内部短路电阻的具体值。所述第一边界条件和所述第二边界条件，都可以包括初始环境温度和与环境换热的条件，所述初始环境温度可以设定具体温度值，所述与环境换热条件可设定不同类型，包括：对流换热、热传导、热辐射和绝热。比如，可以设定为对流换热条件，此时，可以设定对流换热系数。所述模型建立模块可以根据所述第一参数和所述第一边界条件，建立所述电化学-热耦合模型，根据所述第二参数和所述第二边界条件，建立所述热失控模型。
本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真系统，通过建立锂离子电池的有限元模型，获取所述电化学-热耦合模型中的第一参数和第一边界条件，以及所述热失控模型中的第二参数和第二边界条件，根据所述第一参数、所述第一边界条件和所述有限元模型，建立所述电化学-热耦合模型，根据所述第二参数、所述第二边界条件和所述有限元模型，建立所述热失控模型，使得所述系统更加科学。
可选的，在上述实施例的基础上，所述有限元建立模块包括：尺寸获取子模块、第一网格子模块、第二网格子模块、材料获取子模块和有限元建立子模块，其中：
尺寸获取子模块用于获取所述电池的外形尺寸，根据所述外形尺寸，建立所述电池的三维几何模型；第一网格子模块用于对所述三维几何模型进行网格化处理，得到第一网格模型；第二网格子模块用于在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域和负极极耳区域，得到第二网格模型；材料获取子模块用于获取所述活性区域、所述正极极耳区域和所述负极极耳区域在预设环境温度下的材料特性；有限元建立子模块用于根据所述材料特性和所述第二网格模型，建立所述电池的有限元模型。
可选的，在上述实施例的基础上，所述材料获取子模块具体用于获取密度、电导率、比热容和热传导系数。
具体地，上述实施例中提及的有限元建立模块包括：尺寸获取子模块、第一网格子模块、第二网格子模块、材料获取子模块和有限元建立子模块。其中，尺寸获取子模块可以获取锂离子电池的外形尺寸，根据所述外形尺寸建立所述电池的三维几何模型，其中，所述外形尺寸可以包括：所述主体长度、宽度和厚度，正极极耳的长度、厚度和宽度，以及负极极耳的长度、厚度和宽度。第一网格子模块可以对所述几何模型进行网格化处理，得到第一网格模型。所述第一网格模型中，每个网格的最大单元尺寸和网格数量会直接影响模拟方法的计算精度和速度，其中，最大单元尺寸越小，计算精度越高。为了保证模拟精度，可以减小正极极耳和负极极耳的最大单元尺寸。
第二网格子模块可以在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域、负极极耳区域，得到第二网格模型，还可以在所述第二网格模型中确定电连接区域。比如，可以将所述第一网格模型的主体设定为活性区域，正极极耳设定为正极极耳区域，负极极耳设定为负极极耳区域，正极极耳顶部设定为正极电连接区域，负极极耳顶部设定为负极电连接区域，上述所有区域均设定为固体域。
材料获取子模块可以获取所述活性区域、所述正极极耳区域和所述负极极耳区域，在预设环境温度下的材料特性，所述材料特性包括密度、电导率、比热容和热传导系数。有限元建立子模块可以根据所述材料特性和所述第二网格模型，建立所述电池的有限元模型。
本发明实施例提供的锂离子电池性能仿真系统，通过根据锂离子电池的外形尺寸，建立所述电池的三维几何模型；对所述三维几何模型进行网格化处理，得到第一网格模型；在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域和负极极耳区域，得到第二网格模型；获取所述活性区域、所述正极极耳区域和所述负极极耳区域在预设环境温度下的材料特性；根据所述材料特性和所述第二网格模型，建立所述电池的有限元模型，提高了所述系统的科学性。
图3为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，所述设备包括：处理器(processor)31、存储器(memory)32和总线33，其中：
所述处理器31和所述存储器32通过所述总线33完成相互间的通信；所述处理器31用于调用所述存储器32中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取锂离子电池的温度；获取所述电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取锂离子电池的温度；获取所述电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取锂离子电池的温度；获取所述电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种锂离子电池性能仿真方法，其特征在于，包括：
获取锂离子电池的温度；
获取所述电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；
根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括所述电化学-热耦合模型和所述热失控模型的建立过程，所述建立过程包括：
建立所述电池的有限元模型；
获取所述电化学-热耦合模型中的第一参数和第一边界条件，以及所述热失控模型中的第二参数和第二边界条件；
根据所述第一参数、所述第一边界条件和所述有限元模型，建立所述电化学-热耦合模型，根据所述第二参数、所述第二边界条件和所述有限元模型，建立所述热失控模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立所述电池的有限元模型，包括：
获取所述电池的外形尺寸，根据所述外形尺寸，建立所述电池的三维几何模型；
对所述三维几何模型进行网格化处理，得到第一网格模型；
在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域和负极极耳区域，得到第二网格模型；
获取所述活性区域、所述正极极耳区域和所述负极极耳区域在预设环境温度下的材料特性；
根据所述材料特性和所述第二网格模型，建立所述电池的有限元模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述材料特性包括：密度、电导率、比热容和热传导系数。
5.一种锂离子电池性能仿真系统，其特征在于，包括：
温度获取模块，用于获取锂离子电池的温度；
模型获取模块，用于获取所述电池的电化学-热耦合模型和热失控模型；
计算模块，用于根据所述温度，按照预设规则，计算所述电池的电性能和热特性；其中，所述预设规则包括：当所述温度小于或等于预设的温度阈值时，采用所述电化学-热耦合模型，计算所述电池的电性能和热特性；当所述温度大于所述温度阈值时，采用所述热失控模型，计算所述电池的电性能和热特性。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：
有限元建立模块，用于建立所述电池的有限元模型；
参数获取模块，用于获取所述电化学-热耦合模型中的第一参数和第一边界条件，以及所述热失控模型中的第二参数和第二边界条件；
模型建立模块，用于根据所述第一参数、所述第一边界条件和所述有限元模型，建立所述电化学-热耦合模型，根据所述第二参数、所述第二边界条件和所述有限元模型，建立所述热失控模型。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述有限元建立模块包括：
尺寸获取子模块，用于获取所述电池的外形尺寸，根据所述外形尺寸，建立所述电池的三维几何模型；
第一网格子模块，用于对所述三维几何模型进行网格化处理，得到第一网格模型；
第二网格子模块，用于在所述第一网格模型中，确定活性区域、正极极耳区域和负极极耳区域，得到第二网格模型；
材料获取子模块，用于获取所述活性区域、所述正极极耳区域和所述负极极耳区域在预设环境温度下的材料特性；
有限元建立子模块，用于根据所述材料特性和所述第二网格模型，建立所述电池的有限元模型。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述材料获取子模块具体用于获取密度、电导率、比热容和热传导系数。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至4任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一所述的方法。
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