一种铜排热仿真方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及铜排仿真测试技术领域，具体而言，涉及一种铜排热仿真方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

新能源汽车动力的电池pack铜排，需要判断铜排升温对电芯的影响。现有方法是将整车和电池包硬件生产出来之后再进行判断，若电池包铜排设计不合理，则需要对电池包铜排进行重新设计，浪费人力物力。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种铜排热仿真方法、装置、电子设备及存储介质，可在电池包硬件生产出来之前通过热仿真对电池包铜排的升温性能进行判断，解决了现有方法等电池包硬件生产出来之后再进行判断导致的人力物力浪费问题。

本申请实施例提供了一种铜排热仿真方法，所述方法包括：

获取整车运行工况下基于时间的电流频谱；

对待测铜排加载所述电流频谱，记录所述待测铜排的温升信息；

基于所述温升信息进行热仿真模型校正；

将待测电池包铜排的三维模型输入到所述热仿真模型，获取所述待测电池包铜排的温度和电流密度信息，以优化铜排设计。

在上述实现过程中，利用电流频谱记录待测铜排的温升信息，基于温升信息对热仿真模型校正，进而利用校正后的热仿真模型对电池包铜排进行热仿真，基于仿真结果优化铜排设计，实现了在电池包硬件生产出来之前通过热仿真对电池包铜排的升温性能进行判断，提前校验铜排的温升性能表现，识别大电流工况对铜排的热安全以及铜排温升对电芯的影响，该方法具有较好的稳定性和重复性，解决了现有方法等待电池包硬件生产出来之后再进行判断导致的人力物力浪费问题。

进一步地，所述获取整车运行工况下基于时间的电流频谱，包括：

在驱动耐久、急加急减和百公里加速工况下，获取电池包的电流-时间列表，所述电流-时间列表包括在电池包的电压下降而功率输出不变的情况下的电流增加结果。

在上述实现过程中，获取各种工况下的电流频谱，且考虑电池包电压下降而功率输出不变，而造成的电流增加的情况，使得仿真更加接近实际运行工况。

进一步地，所述对待测铜排加载所述电流频谱，记录所述待测铜排的温升信息，包括：

将所述待测铜排外接电源；

在所述待测铜排的每段设定距离处设置热电偶；

加载所述电流频谱，利用所述热电偶记录所述待测铜排的温升信息。

在上述实现过程中，间隔等距离设置热电偶，通过热电偶来获得铜排各个位置的温升信息。

进一步地，所述基于所述温升信息进行热仿真模型校正，包括：

建立所述待测铜排的三维模型并输入到热仿真模型中；

设置物理模型、边界条件和求解参数，以获得仿真结果；

基于所述温升信息和所述仿真结果对所述热仿真模型进行校正。

在上述实现过程中，利用实际温升信息对热仿真模型进行校正，使得后期对电池包铜排进行仿真的仿真结果更加准确。

进一步地，所述将待测电池包铜排的三维模型输入到所述热仿真模型，获取所述待测电池包铜排的温度和电流密度信息，包括：

建立所述待测电池包铜排的三维模型；

利用前处理软件对所述三维模型进行简化，获得简化模型；

将所述简化模型输入到仿真软件并划分网格；

设置物理模型、设置边界条件和求解参数并设置后处理参数，并利用所述电流频谱进行仿真，以获得所述待测电池包铜排的温度和电流密度信息。

在上述实现过程中，获得电池包铜排的仿真结果，可根据仿真结果优化铜排设计，可提前校验铜排的温升性能表现，识别大电流工况对铜排的热安全，及铜排温升对电芯的影响。

本申请实施例还提供一种铜排热仿真装置，所述装置包括：

电流频谱模块，用于获取整车运行工况下基于时间的电流频谱；

温升信息记录模块，用于对待测铜排加载所述电流频谱，记录所述待测铜排的温升信息；

模型校正模块，用于基于所述温升信息进行热仿真模型校正；

电池包铜排仿真模块，用于将待测电池包铜排的三维模型输入到所述热仿真模型，获取所述待测电池包铜排的温度和电流密度信息，以优化铜排设计。

在上述实现过程中，利用电流频谱记录待测铜排的温升信息，基于温升信息对热仿真模型校正，进而利用校正后的热仿真模型对电池包铜排进行热仿真，基于仿真结果优化铜排设计，实现了在电池包硬件生产出来之前通过热仿真对电池包铜排的升温性能进行判断，提前校验铜排的温升性能表现，识别大电流工况对铜排的热安全以及铜排温升对电芯的影响，该方法具有较好的稳定性和重复性，解决了现有方法等待电池包硬件生产出来之后再进行判断导致的人力物力浪费问题。

进一步地，所述电流频谱模块，包括：

电流获取模块，用于在驱动耐久、急加急减和百公里加速工况下，获取电池包的时间-电流列表，所述时间-电流列表包括在电池包的电压下降而功率输出不变的情况下的电流增加结果。

在上述实现过程中，获取各种工况下的电流频谱，且考虑电池包电压下降而功率输出不变，而造成的电流增加的情况，使得仿真更加接近实际运行工况。

进一步地，所述模型校正模块包括：

三维模型建立模块，用于建立所述待测铜排的三维模型并输入到热仿真模型中；

仿真模块，用于设置物理模型、边界条件和求解参数，以获得仿真结果；

校正模块，用于基于所述温升信息和所述仿真结果对所述热仿真模型进行校正。

在上述实现过程中，利用实际温升信息对热仿真模型进行校正，使得后期对电池包铜排进行仿真的仿真结果更加准确。

本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行计算机程序以使所述电子设备执行上述中任一项所述的铜排热仿真方法。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述中任一项所述的铜排热仿真方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种铜排热仿真方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的基于时间的电流频谱示意图；

图3为本申请实施例提供的铜排的温升信息获取流程图；

图4为本申请实施例提供的对一段铜排根据工况进行实测的流程图；

图5为本申请实施例提供的模型校正流程图；

图6为本申请实施例提供的铜排的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一段铜排根据工况的三维热仿真及模型校准流程图；

图8为本申请实施例提供的电池包铜排的仿真流程图；

图9为本申请实施例提供的电池包铜排的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的整个电池包在不同工况运行进行铜排温升评估的流程图；

图11为本申请实施例提供的铜排热仿真装置的结构框图；

图12为本申请实施例提供的另一种铜排热仿真装置的结构框图。

图标：

100-电流频谱模块；101-电流获取模块；200-温升信息记录模块；300-模型校正模块；301-三维模型建立模块；302-仿真模块；303-校正模块；400-电池包铜排仿真模块；401-模型建立模块；402-模型简化模块；403-网格划分模块；404-热仿真模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种铜排热仿真方法的流程图。该方法可用于在电池包铜排硬件生产出来之前，提前仿真测试出铜排的温升性能表现，识别大电流工况对铜排的热安全，及铜排温升对电芯的影响。该方法通过工况计算，输出电流频谱，通过小段铜排测试得到结果，再进行小段铜排建模仿真，从而校准模型，再进行整个电池pack的铜排建模并仿真，优化铜排设计。具体包括以下步骤：

步骤S100：获取整车运行工况下基于时间的电流频谱；

在驱动耐久、急加急减和百公里加速工况下，获取电池包的电流-时间列表，所述电流-时间列表包括在电池包的电压下降而功率输出不变的情况下的电流增加结果。

计算整车各种工况，尤其是驱动耐久、急加急减和百公里加速等工况下，输出电池pack的电流-时间列表，作为铜排实测和热仿真的输入。

如图2所示，为基于时间的电流频谱示意图，时间精确到秒，并且需要考虑电池包电压下降而功率输出不变，造成的电流增加的情况，使得仿真更加接近实际工况运行。根据整车需求输出功率，电池SOC等特性输出各种工况的电流-时间列表。

步骤S200：对待测铜排加载所述电流频谱，记录所述待测铜排的温升信息；

步骤S300：基于所述温升信息进行热仿真模型校正；

步骤S400：将待测电池包铜排的三维模型输入到所述热仿真模型，获取所述待测电池包铜排的温度和电流密度信息，以优化铜排设计。

如图3所示，为铜排的温升信息获取流程图，步骤S200具体包括以下步骤：

步骤S201：将所述待测铜排外接电源；

步骤S202：在所述待测铜排的每段设定距离处设置热电偶；

步骤S203：加载所述电流频谱，利用所述热电偶记录所述待测铜排的温升信息。

如图4所示，为对一段铜排根据工况进行实测的流程图，进行一段铜排加载工况实测，布置热电偶测试铜排每个位置的温升信息。具体地，测试铜排和铜排搭接位置的总电阻和接触电阻；选取一段铜排，外接电源，每隔100mm布置热电偶，加载电流频谱，记录热电偶温度信息。

如图5所示，为模型校正流程图，步骤S300具体包括以下步骤：

步骤S301：建立所述待测铜排的三维模型并输入到热仿真模型中；

步骤S302：设置物理模型、边界条件和求解参数，以获得仿真结果；

步骤S303：基于所述温升信息和所述仿真结果对所述热仿真模型进行校正。

如图6所示，为铜排的结构示意图，如图7所示，为一段铜排根据工况的三维热仿真及模型校准流程图。在三维建模软件(如Catia)建立该段铜排的3d模型，导入至仿真软件(如fluent、comsol或star ccm+)；在仿真软件如star ccm+划分网格，设置物理模型，设置边界条件和求解参数，设置后处理参数，运行仿真并显示铜排温度；根据热电偶实测铜排的结果，和当前显示的铜排温度进行比对，校正热仿真模型。

如图8所示，为电池包铜排的仿真流程图，步骤S400具体包括以下步骤：

步骤S401：建立所述待测电池包铜排的三维模型；

步骤S402：利用前处理软件对所述三维模型进行简化，获得简化模型；

步骤S403：将所述简化模型输入到仿真软件并划分网格；

步骤S404：设置物理模型、设置边界条件和求解参数并设置后处理参数，并利用所述电流频谱进行仿真，以获得所述待测电池包铜排的温度和电流密度信息。

如图9所示，为电池包铜排的结构示意图，如图10所示，为整个电池包在不同工况运行进行铜排温升评估的流程图。具体地，在三维建模软件(如Catia)建立整个电池pack的铜排3d模型；用前处理软件(如SCDM)进行电池pack铜排的处理简化；在仿真软件如starccm+划分网格，设置物理模型，设置边界条件和求解参数，设置后处理参数，输入工况，启动仿真；分析结果，输出铜排温度和电流密度信息，优化铜排设计。

使用前处理软件如SCDM有利于快速处理模型，提高工作效率和输出符合画网格的模型。

此外，仿真模型的体网格使用多面体网格，局部加密铜排搭接位置；物理模型使用焦耳热模型，铜排表面需要设置空气域，对流换热系数根据实测结果标定校准。

根据优化铜排数模，重新进行仿真分析，直到满足工程设计要求。采用本申请所述的测试方法，可在整包实物生产前，通过简单铜排测试和整包铜排热仿真分析，提前铜排温升表现及预防尤其高电流工况铜排对电芯的影响，铜排一旦温度过高则直接把热量传递给电芯极柱，对电芯正负极片加热，影响电池安全。因此将铜排温升控制在55℃以内。

该方法具有较好的稳定性和重复性，不需要等待整包硬件出来即可进行测试，提供了一种操作简单、标准化容易实施的新能源汽车电池铜排测试及热仿真检测方法。

该方法可以应用于纯电、插电混动和HEV轻混的电池pack。

实施例2

本申请实施例提供一种铜排热仿真装置，如图11所示，为铜排热仿真装置的结构框图，所述装置包括但不限于：

电流频谱模块100，用于获取整车运行工况下基于时间的电流频谱；

温升信息记录模块200，用于对待测铜排加载所述电流频谱，记录所述待测铜排的温升信息；

模型校正模块300，用于基于所述温升信息进行热仿真模型校正；

电池包铜排仿真模块400，用于将待测电池包铜排的三维模型输入到所述热仿真模型，获取所述待测电池包铜排的温度和电流密度信息，以优化铜排设计。

利用电流频谱记录待测铜排的温升信息，基于温升信息对热仿真模型校正，进而利用校正后的热仿真模型对电池包铜排进行热仿真，基于仿真结果优化铜排设计，实现了在电池包硬件生产出来之前通过热仿真对电池包铜排的升温性能进行判断，提前校验铜排的温升性能表现，识别大电流工况对铜排的热安全以及铜排温升对电芯的影响，该方法具有较好的稳定性和重复性，解决了现有方法等待电池包硬件生产出来之后再进行判断导致的人力物力浪费问题。

如图12所示，为另一种铜排热仿真装置的结构框图，其中，电流频谱模块100包括但不限于：

电流获取模块101，用于在驱动耐久、急加急减和百公里加速工况下，获取电池包的时间-电流列表，所述时间-电流列表包括在电池包的电压下降而功率输出不变的情况下的电流增加结果。

温升信息记录模块200具体包括：

将所述待测铜排外接电源；

在所述待测铜排的每段设定距离处设置热电偶；

加载所述电流频谱，利用所述热电偶记录所述待测铜排的温升信息。

所述模型校正模块300包括：

三维模型建立模块301，用于建立所述待测铜排的三维模型并输入到热仿真模型中；

仿真模块302，用于设置物理模型、边界条件和求解参数，以获得仿真结果；

校正模块303，用于基于所述温升信息和所述仿真结果对所述热仿真模型进行校正。

电池包铜排仿真模块400包括：

模型建立模块401，用于建立所述待测电池包铜排的三维模型；

模型简化模块402，用于利用前处理软件对所述三维模型进行简化，获得简化模型；

网格划分模块403，用于将所述简化模型输入到仿真软件并划分网格；

热仿真模块404，用于设置物理模型、设置边界条件和求解参数并设置后处理参数，并利用所述电流频谱进行仿真，以获得所述待测电池包铜排的温度和电流密度信息。

本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行计算机程序以使所述电子设备执行实施例1所述的铜排热仿真方法。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行实施例1所述的铜排热仿真方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。