[發明專利]一種基于正交試驗法的鋰離子電池的散熱仿真優化方法

在審

• 申請號: 201911229404.7
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN110941911A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 胡廣地;李妮檜;郭峰;趙利民;賽影輝;胡堅耀
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發明公開了一種基于正交試驗法的鋰離子電池散熱仿真優化方法，其包括以下步驟：S1、獲取目標鋰離子電池的產熱率，建立單體鋰離子電池散熱結構模型；S2、獲取單體鋰離子電池散熱結構模型中不同因素的散熱量；S3、獲取待優化目標及其取值范圍；S4、將待優化目標的散熱量和待優化目標及其取值范圍作為正交試驗的變量，建立正交表并獲取正交結果；S5、基于正交結果，采用多元非線性回歸方法將待優化目標和電池溫度進行約束，完成基于正交試驗法的鋰離子電池散熱仿真優化。本發明基于正交試驗結果，利用多元非線性回歸方法，將因素和溫度進行約束，可以得出更優的電池溫度以及相對應的參數取值，有利于設計更加有效的散熱結構。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池的散熱領域，具體涉及一種基于正交試驗法的鋰離子電池的散熱仿真優化方法。

背景技術

為了使得電池發揮有效的作用，就需要合理的工作溫度，因此，電池熱管理顯得尤為重要。鋁材料，由于其高導熱性，被大量的用于需要散熱的電子設備中。各種分析方法也被廣泛的應用于電池散熱的分析中，較為普遍的是單一變量法，逐個的分析影響因素對散熱的具體作用。

現有的研究成果中，將相變材料和液體冷卻相結合，在相變材料中插入水管，通過液體的流動將相變材料中積累的熱量快速傳遞出去，以恢復相變材料的潛熱，使相變材料能夠繼續發揮作用。但是相變材料的導熱系數不夠，電池體產生的熱量不能及時的傳導到相變材料中，導致電池的溫度仍然較高。同時冷卻水帶走熱量的速率和電池傳導熱量的速率不易于把握，因此不利于控制電池的溫度均勻性。并且單一變量的分析方法具有一定的繁瑣性和巧合性，不利于快速的分析出影響因素的具體作用。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于正交試驗法的鋰離子電池的散熱仿真優化方法解決了現有單一變量分析法無法同時分析所有散熱部件的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種基于正交試驗法的鋰離子電池散熱仿真優化方法，其包括以下步驟：

S1、獲取目標鋰離子電池的產熱率，并根據目標鋰離子電池的結構建立單體鋰離子電池散熱結構模型；

S2、獲取單體鋰離子電池散熱結構模型中不同因素的散熱量；

S3、獲取待優化目標及其取值范圍；

S4、將待優化目標的散熱量和待優化目標及其取值范圍作為正交試驗的變量，建立正交表并獲取正交結果；

S5、基于正交結果，采用多元非線性回歸方法將待優化目標和電池溫度進行約束，完成基于正交試驗法的鋰離子電池散熱仿真優化。

進一步地，步驟S1的具體方法為：

獲取并根據目標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系建立單體鋰離子電池散熱結構模型；根據目標鋰離子電池的尺寸、密度、比熱容和導熱系數，將其在5C倍率放電下的產熱率作為目標鋰離子電池的產熱率。

進一步地，步驟S2的具體方法包括以下子步驟：

S2-1、根據公式

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為電池放電終點的溫度；T_B1為電池的初始溫度；

S2-2、根據公式