[發(fā)明專利]一種基于正交試驗(yàn)法的鋰離子電池的散熱仿真優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911229404.7
• 申請(qǐng)日: 2019-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110941911A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡廣地;李妮檜;郭峰;趙利民;賽影輝;胡堅(jiān)耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

1.一種基于正交試驗(yàn)法的鋰離子電池散熱仿真優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取目標(biāo)鋰離子電池的產(chǎn)熱率，并根據(jù)目標(biāo)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)建立單體鋰離子電池散熱結(jié)構(gòu)模型；

S2、獲取單體鋰離子電池散熱結(jié)構(gòu)模型中不同因素的散熱量；

S3、獲取待優(yōu)化目標(biāo)及其取值范圍；

S4、將待優(yōu)化目標(biāo)的散熱量和待優(yōu)化目標(biāo)及其取值范圍作為正交試驗(yàn)的變量，建立正交表并獲取正交結(jié)果；

S5、基于正交結(jié)果，采用多元非線性回歸方法將待優(yōu)化目標(biāo)和電池溫度進(jìn)行約束，完成基于正交試驗(yàn)法的鋰離子電池散熱仿真優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交試驗(yàn)法的鋰離子電池散熱仿真優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S1的具體方法為：

獲取并根據(jù)目標(biāo)鋰離子電池中單體電池、鋁板、相變材料和冷卻水管之間的位置關(guān)系建立單體鋰離子電池散熱結(jié)構(gòu)模型；根據(jù)目標(biāo)鋰離子電池的尺寸、密度、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)，將其在5C倍率放電下的產(chǎn)熱率作為目標(biāo)鋰離子電池的產(chǎn)熱率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交試驗(yàn)法的鋰離子電池散熱仿真優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S2的具體方法包括以下子步驟：

S2-1、根據(jù)公式

Q_B＝m_BC_B(T_B2-T_B1)

獲取電池吸收的熱量Q_B；其中m_B為電池的重量；C_B為電池的比熱；T_B2為電池放電終點(diǎn)的溫度；T_B1為電池的初始溫度；

S2-2、根據(jù)公式

Q_PCM＝m_PCMC_pcm(T_PCM2-T_PCM1)+m_PCMH

獲取相變材料融化吸熱量Q_PCM；其中m_PCM為相變材料的重量；C_pcm為相變材料的比熱；T_PCM2為相變材料的相變溫度；T_PCM1為相變材料的初始溫度；H為相變材料的潛熱；

S2-3、根據(jù)公式

獲取冷卻水管帶走的熱量Q_W；其中C_W為水的比熱；m_W為水的質(zhì)量；為溫差；ρ_W為水的密度；μ_W為水的流速；π為圓周率；d為冷卻水管的直徑；T_out為水在出口的溫度；T_in為水在進(jìn)口的溫度；

S2-4、根據(jù)公式

Q_air＝h_airA_air(T_airf-T_air)

獲取自然對(duì)流帶走的熱量Q_air；其中h_air為空氣自然對(duì)流的傳熱系數(shù)；A_air為電池與空氣的接觸面積；T_airf為電池表面的平均溫度；T_air為空氣的溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交試驗(yàn)法的鋰離子電池散熱仿真優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S3的具體方法為：

將鋁板厚度、水管數(shù)量、相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)、質(zhì)量流量、相變溫度和進(jìn)水溫度作為待優(yōu)化目標(biāo)；其中鋁板厚度的取值范圍為0.2-0.6mm；水管數(shù)量的取值范圍為2-6；導(dǎo)熱系數(shù)的取值范圍為0.4-0.8；質(zhì)量流量的取值范圍為0.0003-0.0008；相變溫度的取值范圍為35-45℃；進(jìn)水溫度的取值范圍為16-20℃。