[發明專利]電池冷卻通道設計方法以及電池熱管理系統控制方法

有效

• 申請號: 202110061377.8
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN113190950B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 龍曦;朱禹;張黎明;張華樹;李勝銳
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01M10/635;H01M10/633;H01M10/613;H01M10/615;G06F119/08
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

本發明公開了一種動力電池傳熱模型，其特征在于：假設動力電池為長方體結構，以動力電池中心為原點建立三維坐標系，其在X、Y、Z三個方向上的導熱系數以及表面對流換熱系數均各不相同，且動力電池具有穩定均勻的內熱源，將上述邊界條件導入到二維穩態導熱微分方程中，分別得到動力電池在XOY、YOZ、XOZ三個方向上的二維穩態傳熱模型。該模型考慮了動力電池的導熱系數和對流換熱系數的各向異性，提高了模型預測精確度。本發明還公開了一種動力電池冷卻通道設計方法以及動力電池熱管理系統控制方法。使得電池內部冷卻通道的冷卻能力與溫度分布場相匹配，提高了電池熱管理系統的控制精確度。

技術領域

本發明涉及動力電池技術領域，具體地指一種電池冷卻通道設計方法以及電池熱管理系統控制方法。

背景技術

為了提高電池狀態(SOC等)的預測精度，得到更加精確到BMS控制精度，從而提高電池的使用安全性和使用壽命，傳統方法一般用等效電路模型來預測輸出電壓等電信號情況，從而判斷電池狀態，未考慮電池的產熱散熱與電性能輸出之間的閉環影響。

中國專利CN106785216A公開了一種電池溫度控制系統，其中包括電池熱模型的建立，電池熱模型基于溫度場控制方程：式中C_p和ρ分別為平均熱容和平均密度，K為電池材料熱傳遞參數，Q為體積產熱速率，為溫度T與時間t的求導，▽為矢量微分算符。以及電池單體在x方向上的熱量經輸入，結合公式(4)(5)(3)得到根據傅里葉熱傳導定律，在x方向上與在在y和z方向上同理，將三個方向上的傳導速率方程進行代入，基于邊界條件，初始條件T(x,y,z,0)＝T₀，可進一步可以得到溫度場模型。再根據產熱速率公式(1)，在初始條件T(x,y,z,0)＝T₀下，式中x、y，z為電池熱模型的坐標系，t為時間，初始狀態下，t＝0，T₀為初始溫度，環境溫度T_∞恒定為20℃，基于有限元分析法計算電池溫度場隨時間的變化數據，標記為電池預測溫度。該預測方法未考慮傳熱系數和對流換熱系數各向異性的實際情況，也沒有考慮逆向分析的過程，難以預測真實的電池內部溫度場部情況和產熱情況。

發明內容

本發明的目的就是要克服上述現有技術存在的不足，提供一種電池冷卻通道設計方法以及電池熱管理系統控制方法，該模型考慮了電池內部導熱系數各向異性的因素，提高了電池內部溫度場的預測精度。

為實現上述目的，本發明提供一種動力電池傳熱模型，設定邊界條件為：假設動力電池為長方體結構，以動力電池中心為原點建立三維坐標系，其在X、Y、Z三個方向上的導熱系數以及表面對流換熱系數均各不相同，且動力電池具有穩定均勻的內熱源，將上述邊界條件導入到二維穩態導熱微分方程中，分別得到動力電池在XOY、YOZ、XOZ三個方向上的二維穩態傳熱模型。

進一步地，所述二維穩定傳熱模型為

Q_MON＝h_MA_M(T_S-T_WM)+h_NA_N(T_S-T_WN)