CN113094921A - 一种电池包热失控仿真模拟方法及系统 - Google Patents

一种电池包热失控仿真模拟方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及计算机仿真技术领域，更具体的说，涉及一种电池包热失控仿真模拟方法及系统。本方法包括以下步骤：S1、进行电芯的热失控加速量热仪测试；S2、初始化所有网格；S3、计算电加热器加热模组的温度分布，直至热失控触发发出热失控信号；S4、计算热失控下电芯间的传热；S5、计算电池包内气体及压力分布；S6、计算模组与气体间对流换热系数，更新传热方程；S7、计算电池包内颗粒物分布；S8、若高压连接件附近颗粒物密度大于设定值，通过外部短路方程更新传热方程；S9、重复步骤S3～S8，直到终止时间或者设定的仿真终止条件，完成全部仿真。本发明将电芯试验与电池包数值仿真相结合进行热失控仿真，提高了仿真精度和时间效率，降低了试验成本。

Description

一种电池包热失控仿真模拟方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机仿真技术领域，更具体的说，涉及一种电池包热失控仿真模拟方法及系统。
背景技术
锂离子电池以其比功率高、能力密度大、寿命长、自放电率低和贮藏时间长等优点，已逐步取代其他电池成为主要的车用动力电池。
近期电动汽车发生了多起的燃烧事故引发了企业和消费者的关注，电动车安全又成为了一个重要关注点。
热失控是动力电池最严重的安全事故,直接威胁用户的生命安全。电动汽车燃烧的本质是电池包的热失控，随着新能源电动汽车的发展，电池包能量密度和续航里程都有了长足的进步，安全风险也随之增加。
目前，电池包的热失控的安全防护措施主要采用试验方法。试验又分为电芯或者模组试验和电池包试验。
电芯或者模组试验成本较低、周期较短，但无法模拟电池包内密闭环境，也无法考虑高压接插件的外部短路的影响，因此，与实际有较大差距。
电池包的热失控试验则存在着成本高、准备周期长、测量方法受限、偶然因素较多等缺点，需多次试验才能改进热失控防护方案。
同时，在热失控数值仿真方面，热失控机理尚不完全明确，电化学的计算量大、周期长，无法直接应用于指导电池包热失控的防护设计。
基于简化模型的热失控仿真，业界基本上只考虑了电芯间的传热模型，未考虑电芯热失控喷出的导电颗粒物引发的短路、气体压力分布、气体与电芯间传热等对热失控速率和失效因素的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池包热失控仿真模拟方法及系统，解决现有技术的热失控仿真模型过于简单、仿真结果误差和计算量较大的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电池包热失控仿真模拟方法，包括以下步骤：
步骤S1、进行电芯的热失控加速量热仪测试，采集获取相关参数并拟合生成相应的参数拟合函数；
步骤S2、初始化所有网格；
步骤S3、采用传热方程计算电加热器加热模组的温度分布，直至热失控触发，发出热失控信号；
步骤S4、采用传热方程计算热失控下电芯间的传热；
步骤S5、计算电池包内的气体及压力分布；
步骤S6、计算模组与气体间的对流换热系数，更新步骤S4的传热方程；
步骤S7、计算电池包内的颗粒物分布；
步骤S8、若高压连接件附近颗粒物密度大于设定值q0，通过外部短路方程更新步骤S4的传热方程；
步骤S9、重复步骤S3～S8，直到终止时间或者设定的仿真终止条件时，完成全部仿真过程。
在一实施例中，所述步骤S1，包括以下步骤：
步骤S11、将电芯置于加速量热仪设备中完成测试；
步骤S12、获取电芯热失控的反应活化能Ea；
步骤S13、参数拟合形成电芯热失控的反应程度拟合函数；
步骤S14、参数拟合形成电芯热失控的温度拟合函数；
步骤S15、将电芯置于密闭环境中引发其热失控，采集获取电芯释放气体的速率和温度参数；
步骤S16、参数拟合形成电芯热失控释放气体的温度拟合函数和质量流量拟合函数，参数拟合形成电芯热失控释放颗粒物的质量拟合函数；
步骤S17、计算获取电芯热失控释放颗粒物的粒径分布函数。
在一实施例中，所述步骤S13的电芯热失控的反应程度拟合函数，对应表达式如下：
Figure BDA0003033426740000031
其中，α为表征反应发生程度的系数；
t为时间；
T为温度；
f(α)为反应模型方程；
k(T)为与温度相关的反应速率常量；
Ea为反应活化能；
kB为玻尔兹曼常数；
γ为频率因子。
在一实施例中，所述步骤S14的电芯热失控的温度拟合函数，对应表达式如下：
Figure BDA0003033426740000032
其中，h为热失控反应发生的总热量；
c为电芯比热。
在一实施例中，所述步骤S3，包括以下步骤：
步骤S31、根据电池包热失控试验实际工况，计算热失控模组加热模块的功率Φ1，将加热模块网格单元传热方程的内热源Φ设置为Φ1；
步骤S32、对加热模块网格单元进行传热方程的迭代计算；
步骤S33、当加热模块网格单元的残差小于设定值后，更新仿真时间，重复步骤S32，直至电芯部分体网格的内能E1＞Ea，进入步骤S34；
步骤S34、将加热模块网格单元的内热源Φ＝Φ1设置为0；
步骤S35、发出电池热失控信号。
在一实施例中，所述步骤S3的传热方程，对应表达式如下：
Figure BDA0003033426740000033
其中，ρ为密度；
c为比热；
T为温度；
t为时间；
λ为导热率；
Φ为单位时间内单位体积中内热源的生成热。
在一实施例中，所述步骤S4，包括以下步骤：
步骤S41、对于电芯部分体网格的内能E1＞Ea的电芯部分网格单元采用电芯热失控的反应程度拟合函数进行仿真迭代计算，初始状态α＝0；
步骤S42、对于电芯部分体网格的内能E1＞Ea的电芯部分体网格的内热源Φ设置为Φ2，Φ2采用电芯热失控的温度拟合函数进行仿真迭代计算。
在一实施例中，所述步骤S5，包括以下步骤：
步骤S51、将电芯防爆口处的气体出口速度设置为电芯热失控释放气体的质量流量拟合函数，将电芯防爆口处的温度设置为电芯热失控释放气体的温度拟合函数，基于气体连续性方程、纳维斯托克斯方程和能量守恒方程，计算电池包内的气流速度、温度和压力分布；
步骤S52，求解模组及电芯与气体交界面处的对流换热系数h。
在一实施例中，所述步骤S7，包括以下步骤：
颗粒物速度假设与气体速度一致；
将电芯热失控释放气体的温度拟合函数、电芯热失控释放颗粒物的质量拟合函数和电芯热失控释放颗粒物的粒径分布函数代入多相流方程，进行仿真计算电池包内的颗粒物分布。
在一实施例中，所述步骤S7的多相流方程，对应表达式如下：
Figure BDA0003033426740000041
其中，γi和ρi分别代表各相的体积含量和密度；
Γi和Si分别代表交换系数和源项；
Φi代表任意的守恒特性。
在一实施例中，所述步骤S8，通过外部短路方程更新步骤S4的传热方程，进一步包括以下步骤：
步骤S81、定义负载电阻R；
步骤S82、计算短路电压V；
步骤S83、计算短路电压Ishort和发热量qshort，对应表达式如下，
Ishort＝V/R；
qshort＝(Ishort)2R；
步骤S84、将qshort代入短路区域的传热方程，使Φ＝qshort，进行仿真迭代计算。
在一实施例中，所述步骤S9，包括以下步骤：
步骤S91、更新所有参数，迭代计算步骤S3的传热方程；
步骤S92、当残差小于设定值，更新仿真时间；
步骤S93、重复步骤S91-S92，直至α＝1，对于α＝1的网格停止使用电芯热失控的反应程度拟合函数和温度拟合函数，内热源Φ＝Φ2设置为0；
步骤S94、更新仿真时间，并重复步骤S91-S93之间迭代计算，直到达到终止时间或者设定的仿真终止条件时，完成全部仿真过程。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电池包热失控仿真模拟系统，包括：
存储器，用于存储可由处理器执行的指令；
处理器，用于执行所述指令以实现如上述任一项所述的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机指令，其中当计算机指令被处理器执行时，执行如上述任一项所述的方法。
本发明提供一种电池包热失控仿真模拟方法及系统，将电芯试验与电池包数值仿真相结合进行热失控仿真，提高了仿真的精度和时间效率，同时大幅的降低了试验成本。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了根据本发明一实施例的电芯测试流程图；
图2揭示了根据本发明一实施例的电池包热失控仿真模拟方法流程图；
图3揭示了根据本发明一实施例的加热触发电芯热失控效果图；
图4揭示了根据本发明一实施例的热失控流场效果图；
图5揭示了根据本发明一实施例的失控电芯传热引发其他电芯热失控效果图；
图6揭示了根据本发明一实施例的短路引发电芯热失控效果图；
图7揭示了根据本发明一实施例的电池包热失控仿真模拟系统的原理框图。
图中各附图标记的含义如下：
701 内部通信总线；
702 处理器；
703 只读存储器；
704 随机存取存储器；
705 通信端口；
706 输入/输出；
707 硬盘。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。
本发明提出的一种电池包热失控仿真模拟方法及系统，为高精度、高鲁棒性、低成本的基于电芯热失控试验与电池包数值仿真耦合的仿真方法。通过将影响热失控防护的传热、电芯喷气导致的压力分布和换热、导电颗粒物引发的短路等关键因素进行简化整合，避免了电化学仿真产生的误差和巨大的计算，可有效的指导热失控防护的设计，并大幅的节约试验成本。
图1揭示了根据本发明一实施例的电芯测试流程图，如图1所示，本发明提出的电池包热失控仿真模拟方法及系统，首先进行电芯的ARC测试，根据测试结果获取相关参数并进行拟合获取相关参数，获得电芯热失控的反应活化能Ea，进行热失控方程的仿真计算电芯间的传热，进行气体连续性方程的仿真计算获取电池包内的气体及压力分布，仿真电芯喷气导致的压力分布情形，进行颗粒物多相流方程的仿真计算，仿真导电颗粒物引发的短路情形。
图2揭示了根据本发明一实施例的电池包热失控仿真模拟方法流程图，如图2所示，本发明提出的一种电池包热失控仿真模拟方法，以加热引发电芯热失控为例，包括以下步骤：
步骤S1、进行电芯的热失控加速量热仪(Accelerating Rate Calorimeter，ARC)测试，采集获取相关参数并拟合生成相应的参数拟合函数；
步骤S2、初始化所有网格；
步骤S3、采用传热方程计算电加热器加热模组的温度分布，直至热失控触发，并发出热失控信号；
步骤S4、采用传热方程计算热失控下电芯间的传热；
步骤S5、计算电池包内的气体及压力分布；
步骤S6、计算模组与气体间的对流换热系数，更新步骤S4的传热方程；
步骤S7、计算电池包内的颗粒物分布；
步骤S8、若高压连接件附近颗粒物密度大于设定值q0，通过外部短路方程更新步骤S4的传热方程；
步骤S9、重复步骤S3～S8，直到终止时间或者设定的仿真终止条件时，完成全部仿真过程。
下面对每一步骤进行详细的说明。
步骤S1、进行电芯的热失控加速量热仪测试，采集获取相关参数并拟合形成相应的参数拟合函数。
具体地，所述步骤S1包括：
步骤S11，将电芯置于ARC设备中，完成测试并分析数据；
步骤S12，计算得到电芯热失控的反应活化能Ea；
步骤S13，根据相关数据参数，拟合电芯热失控的反应程度拟合函数，对应方程表达式如下：
Figure BDA0003033426740000081
α为表征反应发生程度的系数(0-1)；
t为时间；
T为温度；
f(α)为反应模型方程；
k(T)为与温度相关的反应速率常量；
Ea为反应活化能；
kB为玻尔兹曼常数；
γ为频率因子。
步骤S14，根据相关数据参数，拟合得到电芯热失控的温度拟合函数，对应方程表达式如下：
Figure BDA0003033426740000082
其中，h为热失控反应发生的总热量；
c为电芯比热。
步骤S15，将电芯置于密闭环境中引发其热失控，记录电芯释放气体的速率、温度等参数并分析；
步骤S16，根据相关数据参数，拟合得到电芯热失控释放气体的温度拟合函数，对应方程表达式如下：：
Figure BDA0003033426740000083
S17，根据相关数据参数，拟合得到电芯热失控释放气体的质量流量拟合函数，对应方程表达式如下：
Figure BDA0003033426740000084
m为电芯热失控释放出的气体质量；
S18，根据相关数据参数，拟合得到电芯热失控释放颗粒物的质量拟合函数，对应方程表达式如下：
Figure BDA0003033426740000085
m1为电芯热失控释放出的颗粒物质量；
S19，计算获取电芯热失控释放颗粒物的粒径分布函数。
步骤S2、初始化所有网格。
将模型中所有的体网格的温度、速度等参数初始化。
步骤S3、采用传热方程计算电加热器加热模组的温度分布，直至热失控触发，发出热失控信号。
具体地，所述步骤S3包括：
S31，根据电池包热失控试验实际工况，计算热失控模组加热模块的功率Φ1，将加热模块网格单元传热方程的内热源Φ设置为热失控模组加热模块的功率Φ1。
S32，加热模块网格单元采用传热方程(6)进行迭代计算；
传热方程的具体表达式如下：
Figure BDA0003033426740000091
ρ为密度；
c为比热；
T为温度；
t为时间；
λ为导热率；
Φ为单位时间内单位体积中内热源的生成热。
S33，当加热模块网格单元的残差小于设定值后，更新仿真时间，重复步骤S32，直至电芯部分体网格的内能E1＞Ea，进入步骤S34；
S34，当E1＞Ea，将加热模块网格单元的内热源Φ＝Φ1设置为0；
S35，发出电池热失控信号。
图3揭示了根据本发明一实施例的加热触发电芯热失控效果图，模组的温度云图如图3所示，设置加热器的内热源，求解电芯间的传热方程，得到电芯间的温度分布。
当电芯的电芯部分体网格的内能E1＞Ea，将加热模块网格单元的内热源设置为0，将热失控方程带入失控电芯单元的内热源，并发出热失控信号。
步骤S4、采用传热方程计算热失控下电芯间的传热。
具体地，所述步骤S4包括：
步骤S41、对于E1＞Ea的电芯网格单元采用电芯热失控的反应程度拟合函数方程(1)进行仿真迭代计算，初始状态α＝0；
步骤S42、将E1＞Ea的电芯部分体网格的内热源Φ设置为Φ＝Φ2，Φ2采用电芯热失控的温度拟合函数方程(2)进行仿真迭代计算。
步骤S5、计算电池包内的气体及压力分布。
具体地，所述步骤S5包括：
步骤S51、将电芯防爆口处的气体出口速度设置为电芯热失控释放气体的质量流量拟合函数方程(4)，将电芯防爆口处的温度设置为电芯热失控释放气体的温度拟合函数方程(3)，基于气体连续性方程(7)、纳维斯托克斯方程(8a-8c)和能量守恒方程(9)，计算电池包内的气流速度、温度和压力分布；
气体连续性方程表达式如下：
Figure BDA0003033426740000101
动量守恒方程为纳维-斯托克斯(N-S)方程，表达式如下：
Figure BDA0003033426740000102
Figure BDA0003033426740000103
Figure BDA0003033426740000104
Figure BDA0003033426740000105
Figure BDA0003033426740000106
Figure BDA0003033426740000107
其中，μ为分子粘性系数，λ为第二粘性系数。
能量守恒方程，表达式如下：
Figure BDA0003033426740000108
Figure BDA0003033426740000109
步骤S52，求解模组及电芯与气体交界面处的对流换热系数h。
图4揭示了根据本发明一实施例的热失控流场效果图，热失控发生后流场的速度分布云图如图4所示，热失控信号发出后，将电芯试验拟合的气体温度方程、速度方程带入气体连续性方程和N-S方程，求解电池包内的速度场、温度场分布。
求解气体与固体的交界面的对流换热系数。
步骤S6、计算模组与气体间的对流换热系数，更新步骤S4的传热方程。
将对流换热系数h1带入电芯的传热方程(6)。
热失控触发，求解N-S方程并得到对流换热系数后，代入气体与固体交界面电芯体网格的内热源，继续求解电芯间的传热方程。
当电芯体网格内的活化能大于Ea，对该网格开启热失控传热方程，更新参数，得到电芯热失控的“链式”传热计算。
步骤S7、计算电池包内的颗粒物分布；
具体地，所述步骤S7包括：
步骤S71、颗粒物速度假设与气体速度一致；
步骤S72、将电芯热失控释放气体的温度拟合函数方程(3)、电芯热失控释放颗粒物的质量拟合函数(5)和电芯热失控释放颗粒物的粒径分布函数代入多相流方程(10)，进行仿真计算电池包内的颗粒物分布。
多相流方程，对应表达式如下：
Figure BDA0003033426740000111
其中，γi和ρi分别代表各相的体积含量和密度；
Γi和Si分别代表交换系数和源项；
Φi代表任意的守恒特性。
步骤S8、若高压连接件附近颗粒物密度大于设定值q0，通过外部短路方程更新步骤S4的传热方程。
具体地，所述步骤S8包括：
步骤S81、定义负载电阻R；
步骤S82、计算短路电压V；
步骤S83、计算短路电压Ishort和发热量qshort，对应表达式如下，
Ishort＝V/R；
qshort＝(Ishort)2R；
步骤S84、将qshort代入短路区域的传热方程，使单位时间内单位体积中内热源的生成热Φ＝qshort，进行仿真迭代计算。
图6揭示了根据本发明一实施例的短路引发电芯热失控效果图，外部短路引发的电芯内部短路及热失控的温度云图如图6所示，求解多相流方程，当高压连接件附近颗粒物密度大于设定值q0，开启短路方程，通过外部短路方程更新步骤S4的传热方程。
S9，重复S3～S8，直到终止时间或者设定的仿真终止条件时，完成全部仿真过程。
具体地，所述步骤S9包括：
S91，更新所有参数，迭代计算步骤S3的传热方程(6)。
S92，继续迭代计算，当残差小于设定值，更新仿真时间。
S93，重复步骤S91-S92，直至α＝1，对于α＝1的网格停止使用电芯热失控的反应程度拟合函数方程(1)和温度拟合函数方程(2)，内热源Φ＝Φ2设置为0。
S94，更新仿真时间，并重复步骤S91-S93之间的迭代计算，直到达到终止时间或者设定的仿真终止条件时，完成全部仿真过程。
图3-图6是仿真效果图，和本发明的技术方案无关，并且为了突出显示效果必须要采用这种灰度透视的方式。
图7揭示了根据本发明一实施例的电池包热失控仿真模拟系统的原理框图。电池包热失控仿真模拟系统可包括内部通信总线701、处理器(processor)702、只读存储器(ROM)703、随机存取存储器(RAM)704、通信端口705、以及硬盘707。内部通信总线701可以实现电池包热失控仿真模拟系统组件间的数据通信。处理器702可以进行判断和发出提示。在一些实施例中，处理器702可以由一个或多个处理器组成。
通信端口705可以实现电池包热失控仿真模拟系统与外部的输入/输出设备之间进行数据传输与通信。在一些实施例中，电池包热失控仿真模拟系统可以通过通信端口705从网络发送和接收信息及数据。在一些实施例中，电池包热失控仿真模拟系统可以通过输入/输出端706以有线的形式与外部的输入/输出设备之间进行数据传输与通信。
电池包热失控仿真模拟系统还可以包括不同形式的程序储存单元以及数据储存单元，例如硬盘707，只读存储器(ROM)703和随机存取存储器(RAM)704，能够存储计算机处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器702所执行的可能的程序指令。处理器702执行这些指令以实现方法的主要部分。处理器702处理的结果通过通信端口705传给外部的输出设备，在输出设备的用户界面上显示。
举例来说，上述的电池包热失控仿真模拟方法的实施过程文件可以为计算机程序，保存在硬盘707中，并可记载到处理器702中执行，以实施本申请的方法。
电池包热失控仿真模拟方法的实施过程文件为计算机程序时，也可以存储在计算机可读存储介质中作为制品。例如，计算机可读存储介质可以包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD))、智能卡和闪存设备(例如，电可擦除可编程只读存储器(EPROM)、卡、棒、键驱动)。此外，本文描述的各种存储介质能代表用于存储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可以包括但不限于能存储、包含和/或承载代码和/或指令和/或数据的无线信道和各种其它介质(和/或存储介质)。
本发明提出的一种电池包热失控仿真模拟方法及系统，基于电芯的测试数据和数值仿真的耦合，计算电芯热失控后的电芯间传热、气流走向、气流压力分布、颗粒物分部等参数，为电池包热失控的仿真计算提供了可实施的方案，不仅节约了试验成本和时间，而且仿真的精度更加可靠，可以指导热失控的防护设计。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (14)

1.一种电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、进行电芯的热失控加速量热仪测试，采集获取相关参数并拟合生成相应的参数拟合函数；
步骤S2、初始化所有网格；
步骤S3、采用传热方程计算电加热器加热模组的温度分布，直至热失控触发，发出热失控信号；
步骤S4、采用传热方程计算热失控下电芯间的传热；
步骤S5、计算电池包内的气体及压力分布；
步骤S6、计算模组与气体间的对流换热系数，更新步骤S4的传热方程；
步骤S7、计算电池包内的颗粒物分布；
步骤S8、若高压连接件附近颗粒物密度大于设定值q0，通过外部短路方程更新步骤S4的传热方程；
步骤S9、重复步骤S3～S8，直到终止时间或者设定的仿真终止条件时，完成全部仿真过程。
2.根据权利要求1所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S1，包括以下步骤：
步骤S11、将电芯置于加速量热仪设备中完成测试；
步骤S12、获取电芯热失控的反应活化能Ea；
步骤S13、参数拟合形成电芯热失控的反应程度拟合函数；
步骤S14、参数拟合形成电芯热失控的温度拟合函数；
步骤S15、将电芯置于密闭环境中引发其热失控，采集获取电芯释放气体的速率和温度参数；
步骤S16、参数拟合形成电芯热失控释放气体的温度拟合函数和质量流量拟合函数，参数拟合形成电芯热失控释放颗粒物的质量拟合函数；
步骤S17、计算获取电芯热失控释放颗粒物的粒径分布函数。
3.根据权利要求2所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S13的电芯热失控的反应程度拟合函数，对应表达式如下：
Figure FDA0003033426730000021
其中，α为表征反应发生程度的系数；
t为时间；
T为温度；
f(α)为反应模型方程；
k(T)为与温度相关的反应速率常量；
Ea为反应活化能；
kB为玻尔兹曼常数；
γ为频率因子。
4.根据权利要求3所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S14的电芯热失控的温度拟合函数，对应表达式如下：
Figure FDA0003033426730000022
其中，h为热失控反应发生的总热量；
c为电芯比热。
5.根据权利要求1所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S3，包括以下步骤：
步骤S31、根据电池包热失控试验实际工况，计算热失控模组加热模块的功率Φ1，将加热模块网格单元传热方程的内热源Φ设置为Φ1；
步骤S32、对加热模块网格单元进行传热方程的迭代计算；
步骤S33、当加热模块网格单元的残差小于设定值后，更新仿真时间，重复步骤S32，直至电芯部分体网格的内能E1＞Ea，进入步骤S34；
步骤S34、将加热模块网格单元的内热源Φ＝Φ1设置为0；
步骤S35、发出电池热失控信号。
6.根据权利要求1所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S3的传热方程，对应表达式如下：
Figure FDA0003033426730000031
其中，ρ为密度；
c为比热；
T为温度；
t为时间；
λ为导热率；
Φ为单位时间内单位体积中内热源的生成热。
7.根据权利要求2所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S4，包括以下步骤：
步骤S41、对于电芯部分体网格的内能E1＞Ea的电芯部分网格单元采用电芯热失控的反应程度拟合函数进行仿真迭代计算，初始状态α＝0；
步骤S42、对于电芯部分体网格的内能E1＞Ea的电芯部分体网格的内热源Φ设置为Φ2，Φ2采用电芯热失控的温度拟合函数进行仿真迭代计算。
8.根据权利要求1所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S5，包括以下步骤：
步骤S51、将电芯防爆口处的气体出口速度设置为电芯热失控释放气体的质量流量拟合函数，将电芯防爆口处的温度设置为电芯热失控释放气体的温度拟合函数，基于气体连续性方程、纳维斯托克斯方程和能量守恒方程，计算电池包内的气流速度、温度和压力分布；
步骤S52，求解模组及电芯与气体交界面处的对流换热系数h。
9.根据权利要求1所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S7，包括以下步骤：
颗粒物速度假设与气体速度一致；
将电芯热失控释放气体的温度拟合函数、电芯热失控释放颗粒物的质量拟合函数和电芯热失控释放颗粒物的粒径分布函数代入多相流方程，进行仿真计算电池包内的颗粒物分布。
10.根据权利要求9所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S7的多相流方程，对应表达式如下：
Figure FDA0003033426730000041
其中，γi和ρi分别代表各相的体积含量和密度；
Γi和Si分别代表交换系数和源项；
Φi代表任意的守恒特性。
11.根据权利要求1所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S8，通过外部短路方程更新步骤S4的传热方程，进一步包括以下步骤：
步骤S81、定义负载电阻R；
步骤S82、计算短路电压V；
步骤S83、计算短路电压Ishort和发热量qshort，对应表达式如下，
Ishort＝V/R；
qshort＝(Ishort)2R；
步骤S84、将qshort代入短路区域的传热方程，使单位时间内单位体积中内热源的生成热Φ＝qshort，进行仿真迭代计算。
12.根据权利要求1所述的电池包热失控仿真模拟方法，其特征在于，所述步骤S9，包括以下步骤：
步骤S91、更新所有参数，迭代计算步骤S3的传热方程；
步骤S92、当残差小于设定值，更新仿真时间；
步骤S93、重复步骤S91-S92，直至α＝1，对于α＝1的网格停止使用电芯热失控的反应程度拟合函数和温度拟合函数，内热源Φ＝Φ2设置为0；
步骤S94、更新仿真时间，并重复步骤S91-S93之间迭代计算，直到达到终止时间或者设定的仿真终止条件时，完成全部仿真过程。
13.一种电池包热失控仿真模拟系统，包括：
存储器，用于存储可由处理器执行的指令；
处理器，用于执行所述指令以实现如权利要求1-12任一项所述的方法。
14.一种计算机存储介质，其上存储有计算机指令，其中当计算机指令被处理器执行时，执行如权利要求1-12任一项所述的方法。
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