[發明專利]一種基于CFD軟件優化動力電池包溫度分布的系統

有效

• 申請號: 201510972808.0
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN105608273B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 王成瑞;潘成久;郭宏飛;邢暢;田旭;董一鳴;劉開平
• 申請（專利權）人: 華晨汽車集團控股有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 楊濱

一種基于CFD軟件優化動力電池包溫度分布的方法，它包括有參數數據單元，其技術要點是：所述參數數據單元通過數據轉換單元與一維CFD仿真計算單元輸入端連接；動力電池系統CAD數據單元分別與一維CFD仿真計算單元和三維CFD仿真計算單元相連接，三維CFD仿真計算單元通過結果數據處理單元與一維CFD仿真計算單元相連接；一維CFD仿真計算單元輸出端依次通過結果數據處理單元、MATLAB程序控制單元與加熱系統和散熱系統執行單元相連接；加熱系統和散熱系統執行單元輸出端再與一維CFD仿真計算單元輸入端相連接。本發明通過一維流體熱仿真與MATLAB的耦合計算，實現了聯合仿真計算，提高了仿真的效率，實現了虛擬硬件在環仿真。

技術領域

本發明涉及純電動汽車、混合動力汽車的動力電池技術領域，具體地說是一種基于CFD軟件優化動力電池包溫度分布的系統。本發明通過流體仿真軟件建立動力電池包的虛擬物理模型和MATLAB建立的控制模型進行耦合仿真，實現了中間參數的直接交換，通過虛擬硬件的在環仿真，能夠快速優化控制策略，及時反饋熱管理硬件結構設計缺陷。

背景技術

隨著社會發展和進步，汽車的保有量迅速增加，加劇了不可再生資源消耗，同時汽車尾氣也造成了巨大的污染，例如日益嚴重的霧霾。為了緩解當前的資源和環境壓力，國家和整車廠都十分重視純電動汽車和混合動力汽車等新能源汽車的發展，而動力電池系統作為新能源汽車的關鍵核心部件，所以動力電池的技術進步和研發進度成為了重中之重。目前，制約動力電池系統壽命的主要因素是動力電池使用過程中溫度不均勻造成的電池單體容量衰減，因此如何控制動力電池系統中溫度的分布均勻是整個電池研發的重點。動力電池溫度分布的仿真分析和熱管理控制策略的編制和優化是先后獨立進行的，溫度分布仿真分析主要用于指導電池包加熱系統和散熱系統硬件結構的優化設計，而熱管理控制策略的編制則主要依靠設計工程師的經驗、預先設計的熱管理閾值和實際電池包的實驗數據來編制。當動力電池系統的樣件沒有制造完成時，控制策略編制人員無法預知熱管理控制策略的缺陷和錯誤，因此只能將電池包熱管理控制策略的調試和優化工作放在樣包生產后，增加了動力電池系統的開發周期，滯后了車型的上市時間。在動力電池樣件上調試控制策略上還有以下兩個缺點：一方面由于控制策略的缺陷，調試過程中容易造成電池系統內溫度分布不均，從而損傷電池單體壽命甚至破壞電池單體，增加了開發費用；另一方面控制策略需要在不同的溫度下進行調試，這就要求動力電池系統在恒溫箱中同溫，而同溫過程十分緩慢，增加開發人工成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于CFD軟件優化動力電池包溫度分布的系統。

本發明的目的是通過如下技術方案來實現的：一種基于CFD軟件優化動力電池包溫度分布的系統，它包括有參數數據單元，動力電池系統CAD數據單元，其特征在于：所述參數數據單元通過數據轉換單元與一維CFD仿真計算單元輸入端連接；動力電池系統CAD數據單元分別與一維CFD仿真計算單元和三維CFD仿真計算單元相連接，所述三維CFD仿真計算單元通過結果數據處理單元與一維CFD仿真計算單元相連接；一維CFD仿真計算單元輸出端依次通過仿真結果數據轉化單元、MATLAB程序控制單元與加熱系統和散熱系統執行單元相連接；加熱系統和散熱系統執行單元輸出端再與一維CFD仿真計算單元輸入端相連接。

動力電池系統CAD數據單元：設計人員設計的電池包零部件的三維模型，為三維CFD仿真和一維CFD仿真提供尺寸和外形參數數據；三維CFD仿真計算單元：根據電池包零部件的CAD數據建立虛擬的電池系統三維傳熱模型，計算出傳熱介質在不同流動速度對應的流動阻力值、電池與傳熱介質之間的傳熱系數和電池的溫度分布等仿真數據；結果數據轉化單元：主要用于轉換三維CFD和一維CFD仿真結果，實現數據的交互。包含兩個部分：第一是將三維CFD軟件仿真的結果轉換成一維CFD仿真軟件所需要的數據，例如：傳熱介質在不同流動速度對應的流動阻力值、電池與傳熱介質之間的傳熱系數和電池的溫度分布；第二是將一維CFD軟件仿真的結果轉換成三維CFD仿真軟件所需要的數據，例如：傳熱介質在電池包出入口出的溫度分布轉換成平均溫度。