CN114564866A - 一种热仿真网格划分方法 - Google Patents

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渠展展
张明杰
范茂松
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Abstract

本发明公开一种热仿真网格划分方法，将锂离子电池模组仿真模型划分为电池、连接片、流场以及构件；确定电池网格、连接片网格、连接片网格以及构件尺寸；根据确定的尺寸对锂离子电池模组通过软件进行网格划分，可以有效降低网格数量，提升仿真效率，为后期仿真结果的应用提供便利。

Description

一种热仿真网格划分方法
技术领域
本发明属于电池热管理技术领域，具体涉及一种热仿真网格划分方法。
背景技术
在锂离子电池模组应用过程中，电池热管理是储能系统稳定运行的重要保障。
目前电池热管理策略主要是通过热仿真结果制定，因此仿真结果的准确性关系到热管理策略的有效性及系统安全性。若要获得储能模组准确的热仿真结果，需要如下条件：1、准确的3D物理模型；2、准确的物理参数；3、正确的网格划分；4、适合的方程组。网格划分是其中的难点，网格划分是否适当，直接影响到仿真结果。网格划分与网格划分参数密切关系。不同的划分方法，可以获得不同的网格数量，网格数量直接影响到仿真结果的准确性，理论上网格数量越大，仿真结构越准确，但网格数量越大，所需要的计算资源越大，计算时间越长，因此如何在网格数量和计算资源之间寻找平衡点，一直是仿真工作的难点。
但是现有方法(如fluent mesh)，在网格划分时，给出的最小网格尺寸偏小，并且在网格生成时，经常只是用一套网格标准，这套标准用于整个模型时，模型整体网数量偏大，计算量巨大，计算时间变长，影响仿真效率。
因此，适宜的网格划分方法将有效提高仿真精度，提升仿真精度，为后期仿真结果的应用提供便利。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种热仿真网格划分方法。
为实现上述目的，本发明的采用的技术方案为：
一种热仿真网格划分方法，包括以下步骤：
将锂离子电池模组仿真模型划分为电池、连接片、流场以及构件；
确定电池网格、连接片网格、连接片网格以及构件网格尺寸；
根据所述电池网格、连接片网格、连接片网格以及构件网格尺寸对锂离子电池模组进行网格划分；
根据网格划分结果，实现对锂离子电池模组的热仿真。
进一步的，电池厚度为αmm时，电池网格尺寸最小值为α/N mm，最大值为αmm，N为正整数。
进一步的，连接片厚度为σmm时，连接片网格尺寸最小值为σ/M mm，最大值为σmm，M为正整数。
进一步的，电池间缝隙为βmm时，流场网格尺寸最小值为β/L mm，最大值为βmm，L为正整数。
进一步的，构件最小尺寸为θ时，构件网格尺寸最小值为θ/L mm，最大值为θmm，L为正整数。
进一步的，N+M+L＝6。
进一步的，N＝1，M＝2，L＝3，或N＝1，M＝3，L＝2。
进一步的，N＝2，M＝1，L＝3，或N＝2，M＝3，L＝1。
进一步的，N＝3，M＝2，L＝1，或N＝3，M＝1，L＝2。
进一步的，根据所述电池网格、连接片网格、连接片网格以及构件网格尺寸对锂离子电池模组进行网格划分是通过fluent mesh软件实现的。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明通过对锂离子电池模组仿真模型划分，确定电池网格、连接片网格、连接片网格以及构件尺寸；根据确定的尺寸特征参量，通过软件实现模型的网格划分，实现储能模组网格数量的优化。采用本发明中的方法进行网格划分，可减少热仿真过程中的计算量，提升仿真效率。本发明的方法能够大幅降低网格数量，同时本发明的划分方法，能够将网格划分的时间，从119min，缩短到18min，节省了时间。
附图说明
图1为锂离子电池模组划分示意图。
图2为采用现有技术划分的网格示意图。
图3为采用本发明方法划分的网格示意图。
图4为不同网格划分方法仿真温度曲线。
图中，1为电池，2为连接片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明中涉及的术语含义，解释如下：
Fluent mesh：一款网格划分软件。
网格划分：通过有限元方法将物理模型划分为若干区域。
通过分析锂离子电池模组仿真模型，提取模型中特征参量，通过计算确定网格的尺寸，并通过软件实现模型的网格划分。
具体的，将锂离子电池模组仿真模型划分为电池1、连接片2、流场与其他部件(即构件，除电池、连接片与流场之外的部件的总称)4部分，其中，空间网格特征值主要与电池间隙密切相关，当电池1厚度αmm，连接片2厚度σmm，电池间缝隙βmm为已知量。
由此可以确定这三部分的网格尺寸最小值与最大值：
电池网格尺寸最小值为α/N mm，最大值为αmm；
连接片网格尺寸最小值为σ/M mm，最大值为σmm；
流场网格尺寸最小值为β/L mm，最大值为βmm；
其中，N，M，L为正整数。
在确定网格尺寸的过程中，本发明提供了一组计算公式：
N+M+L＝6 (1)
f(N,M,L)＝1 (2)
g(N,M,L)＝0 (3)
通过上述公式可以计算出N，M和L数值，具体的，N＝1，M＝2，L＝3，或N＝1，M＝3，L＝2，或N＝2，M＝1，L＝3，或N＝2，M＝3，L＝1，或N＝3，M＝2，L＝1，或N＝3，M＝1，L＝2。
进而得到电池1，连接片2，流场的网格尺寸范围。
其他部件网格与流场尺寸关系较大，因此其他部件网格范围可与流场网格使用相同的设置。即其他部件网格尺寸最小值为θ/L mm，最大值为θmm；θ为其他部件(即构件)最小尺寸，可以根据实际情况确定。
由此确定了锂离子电池模组中4部分网格尺寸范围，以此设置通过软件fluentmesh进行网格划分，可以有效降低网格数量，提升仿真效率。
本发明通过确定储能模组中各部分的网格划分尺寸，由于各分部的网格尺寸相互关联，因此通过计算能够得到一套相对合理的网格尺寸数据，根据网格划分结果，实现对锂离子电池模组的热仿真。
参见图2，现有技术用软件默认参数划分网格，网格数量约2000万左右。
参见图3，在下面的算例里N＝4，M＝1，L＝1，α、σ和β以及θ具体值分别为25mm，3mm，4mm，3mm，采用软件Fluent mesh划分网格，网格数量约为200万左右。通过图2与图3对比，可以看出，本发明的方法能够大幅降低网格数量，同时本发明的划分方法，将网格划分的时间，从119min，缩短到18min，节省了时间。
本发明对不同网格生成方法进行了对比，对比结果参见表1。
表1不同方法的网格数量和网格生成时间
Figure BDA0003529000510000051
仿真流程是建模、网格划分、边界条件设置、最后计算得到结果。对同一算例，模型、边界条件、计算都是相同的，只有网格可以修改，不同的网格划分会有不同的仿真结果。
参见图4，从曲线数据可以看出该网格划分方法仿真结果，与其他网格方划分方法仿真结果最大误差约0.6％。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热仿真网格划分方法，其特征在于，包括以下步骤：
将锂离子电池模组仿真模型划分为电池、连接片、流场以及构件；
确定电池网格、连接片网格、连接片网格以及构件网格尺寸；
根据所述电池网格、连接片网格、连接片网格以及构件网格尺寸对锂离子电池模组进行网格划分；
根据网格划分结果，实现对锂离子电池模组的热仿真。
2.根据权利要求1所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，电池厚度为αmm时，电池网格尺寸最小值为α/N mm，最大值为αmm，N为正整数。
3.根据权利要求2所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，连接片厚度为σmm时，连接片网格尺寸最小值为σ/M mm，最大值为σmm，M为正整数。
4.根据权利要求3所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，电池间缝隙为βmm时，流场网格尺寸最小值为β/L mm，最大值为βmm，L为正整数。
5.根据权利要求3所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，构件最小尺寸为θ时，构件网格尺寸最小值为θ/L mm，最大值为θmm，L为正整数。
6.根据权利要求5所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，N+M+L＝6。
7.根据权利要求5或6所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，N＝1，M＝2，L＝3，或N＝1，M＝3，L＝2。
8.根据权利要求5或6所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，N＝2，M＝1，L＝3，或N＝2，M＝3，L＝1。
9.根据权利要求5或6所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，N＝3，M＝2，L＝1，或N＝3，M＝1，L＝2。
10.根据权利要求1所述的一种热仿真网格划分方法，其特征在于，根据所述电池网格、连接片网格、连接片网格以及构件网格尺寸对锂离子电池模组进行网格划分是通过fluentmesh软件实现的。
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