一种电池快充的仿真方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种电池快充的仿真方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、动力电池作为新能源汽车的动力源，是电动汽车三大核心之一。动力电池快充仿真工作是其研发过程中不可或缺的环节，仿真分析贯穿整个产品开发周期。通过仿真可以对动力电池的快充过程进行数值模拟，不仅能够明确其充电功率、电池温度、荷电状态(state of charge，soc)等重要参数的实时变化过程，而且能缩短研发周期、减少研发成本。此外还可以通过仿真明确充电时间的长短。充电时间是考核动力电池性能的一个非常重要的指标，它会直接影响到电动车的使用体验和市场竞争力。现有专利“202111119758.3一种锂离子电池低温充电性能的仿真方法及系统”的方案是基于电化学-热耦合瞬态模型对电池充电进行仿真，因此需要建立电池内部的电化学反应模型，考虑电池内部的化学反应和电荷传输过程，且需要掌握电池包内的化学参数和反应机理。该方法难度大，需要拥有极强的电化学理论知识，导致该方法的实用性和通用性不强。

技术实现思路

1、本发明在于提供一种电池快充的仿真方法、系统、设备及介质，通过热传递模型结合电池充电过程中的温度变化对充电倍率的影响进行充电仿真，以解决现有技术中电池仿真的技术方案难度大，应用困难的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种电池快充的仿真方法，包括：

4、获取电池的有限元模型和仿真参数；

5、根据所述有限元模型及所述仿真参数进行电池快充仿真模拟，执行

6、根据当前时间步起始时电池荷电状态和电池温度，通过查表获取充电倍率和电池内阻，以及

7、根据时间步的步长、所述充电倍率和所述电池内阻更新电池荷电状态和电池温度；

8、重复上述仿真模拟步骤，直至达到所述仿真参数中的仿真截止条件；

9、其中，所述仿真截止条件为所述电池荷电状态达到预设阈值或累计充电时长达到预设时间。

10、进一步，所述有限元模型由以下步骤获得：

11、获取所述电池的三维模型；

12、依次对所述三维模型进行简化处理、面网格划分处理、分域处理和体网格划分处理；

13、建立物理连接体，并将所述物理连接体与体网格划分处理后的所述电池的三维模型的各个域建立关联，以得到所述电池的有限元模型。

14、进一步，所述仿真参数包括所述电池的边界条件、材料属性、电池总容量、仿真时间步和所述仿真截止条件。

15、进一步，所述根据当前时间步起始时电池荷电状态和电池温度，通过查表获取充电倍率和电池内阻的步骤包括：

16、根据当前时间步起始时所述电池荷电状态和所述电池温度，通过查找第一特性表和第二特性表来确定所述充电倍率和所述电池内阻，其中，所述第一特性表包含所述充电倍率与所述电池荷电状态、所述电池温度的关系，所述第二特性表包含所述电池内阻与所述电池温度、所述电池荷电状态的关系。

17、进一步，所述根据当前时间步起始时所述电池荷电状态和所述电池温度，通过查找第一特性表和所述第二特性表来确定所述充电倍率和所述电池内阻的步骤包括：

18、获取前一时间步的最高温度、最低温度和平均温度；

19、根据当前时间步起始时所述电池荷电状态、所述第一特性表、所述最高温度和所述最低温度，确定最高温充电倍率和最低温充电倍率；

20、选取所述最高温充电倍率和所述最低温充电倍率较小一个作为所述充电倍率；

21、根据所述第二特性表、所述平均温度和所述电池荷电状态，确定所述电池内阻。

22、进一步，所述根据时间步的步长、所述充电倍率和所述电池内阻更新电池荷电状态和电池温度的步骤包括：

23、根据所述电池总容量和所述充电倍率，确定所述电池当前时间步起始时的充电电流；

24、根据所述充电电流和所述时间步的步长，更新所述电池荷电状态；

25、根据所述充电电流、所述电池内阻和所述最高温度，更新所述电池温度。

26、进一步，所述根据所述电池总容量和所述充电倍率，确定所述电池当前时间步起始时的充电电流的步骤包括：

27、根据当前时间步起始时的所述电池荷电状态，通过查找第三特性表来确定所述开路电压，所述第三特性表包含所述电池的开路电压与所述电池荷电状态的关系；

28、根据前一时间步结束时的充电电流、所述电池内阻和所述开路电压，得到所述电池的充电电压；

29、根据充电限制功率和所述充电电压，确定限功率电流；

30、根据所述电池总容量和所述充电倍率，确定所述电池当前时间步的第一充电电流；

31、选取所述限功率电流和所述第一充电电流较小一个作为当前时间步起始时的所述充电电流。

32、进一步，所述根据所述充电电流、所述电池内阻和所述最高温度，更新所述电池温度的步骤包括：

33、根据所述充电电流和所述电池内阻计算得到所述电池发热量；

34、根据所述最高温度，确定冷却液入口流速；

35、根据所述电池发热量和所述冷却液入口流速更新所述电池温度。

36、一种电池快充的仿真系统，包括：

37、获取模块，用于获取电池的有限元模型和仿真参数；

38、仿真模块，用于根据所述有限元模型及所述仿真参数进行电池快充仿真模拟，执行根据当前时间步起始时电池荷电状态和电池温度，通过查表获取充电倍率和电池内阻，以及根据时间步的步长、所述充电倍率和所述电池内阻更新电池荷电状态和电池温度，重复上述仿真模拟步骤，直至达到所述仿真参数中的仿真截止条件；其中，所述仿真截止条件为所述电池荷电状态达到预设阈值或累计充电时长达到预设时间。

39、一种电子设备，所述电子设备包括：

40、一个或多个处理器；

41、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现任一项所述电池快充的仿真方法。

42、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行任一项所述电池快充的仿真方法。

43、本发明通过建立电池的有限元模型，对电池充电过程进行仿真。有限元模型为热传递瞬态仿真模型，仿真时不需要掌握电池包内部的化学反应机理，仿真过程也无需输入化学参数，仅需考虑充电过程中温度的变化和对电池充电倍率的影响。相较于现有技术对电池充电过程的仿真，本发明大大降低了电池仿真过程和性能分析的难度，具有良好的工程实用性和通用性。

技术特征：

1.一种电池快充的仿真方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电池快充的仿真方法，其特征在于，所述有限元模型由以下步骤获得：

3.根据权利要求1所述的电池快充的仿真方法，其特征在于，所述仿真参数包括所述电池的边界条件、材料属性、电池总容量、仿真时间步和所述仿真截止条件。

4.根据权利要求3所述的电池快充的仿真方法，其特征在于，所述根据当前时间步起始时电池荷电状态和电池温度，通过查表获取充电倍率和电池内阻的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的电池快充的仿真方法，其特征在于，所述根据当前时间步起始时所述电池荷电状态和所述电池温度，通过查找第一特性表和第二特性表来确定所述充电倍率和所述电池内阻的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的电池快充的仿真方法，其特征在于，所述根据时间步的步长、所述充电倍率和所述电池内阻更新电池荷电状态和电池温度的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的电池快充的仿真方法，其特征在于，所述根据所述电池总容量和所述充电倍率，确定所述电池当前时间步起始时的充电电流的步骤包括：

8.根据权利要求6所述的电池快充的仿真方法，其特征在于，所述根据所述充电电流、所述电池内阻和所述最高温度，更新所述电池温度的步骤包括：

9.一种电池快充的仿真系统，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至8中任一项所述电池快充的仿真方法。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池快充的仿真方法、系统、设备及介质，所述方法包括：获取电池的有限元模型和仿真参数；根据所述有限元模型及所述仿真参数进行电池快充仿真模拟，执行根据当前时间步起始时电池荷电状态和电池温度，通过查表获取充电倍率和电池内阻，以及根据时间步的步长、所述充电倍率和所述电池内阻更新电池荷电状态和电池温度；重复上述仿真模拟步骤，直至达到所述仿真参数中的仿真截止条件。本发明通过建立电池的有限元模型，对电池充电过程进行仿真，仿真时仅需考虑充电过程中温度的变化和对电池充电倍率的影响。相较于现有技术本发明降低了电池仿真过程和性能分析的难度，具有良好的工程实用性和通用性。

技术研发人员：潘翠丽,王涛,余小东,邓星
受保护的技术使用者：深蓝汽车科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15