[發(fā)明專(zhuān)利]確定電池?zé)釘U(kuò)散阻斷用材料厚度及導(dǎo)熱系數(shù)邊界值的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110778476.8
• 申請(qǐng)日: 2021-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113626946A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬小樂(lè);林春景;劉磊;劉仕強(qiáng);王芳;溫浩然;王金偉;李丹華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心有限公司;中汽研汽車(chē)檢驗(yàn)中心（天津）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/17
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08
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1.一種確定電池?zé)釘U(kuò)散阻斷用材料厚度和導(dǎo)熱系數(shù)邊界值的方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S100，通過(guò)試驗(yàn)獲取電池單體的材料屬性參數(shù)、電池單體絕熱熱失控溫度-時(shí)間變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模組熱擴(kuò)散過(guò)程中兩兩電池單體之間與隔熱板接觸面中心位置的的溫度數(shù)據(jù)；

步驟S200，針對(duì)所述電池模組搭建三維幾何模型，將所述三維幾何模型導(dǎo)入AnsysFluent Meshing中，根據(jù)所述三維幾何模型設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)，劃分面網(wǎng)絡(luò)，繼而生成體網(wǎng)絡(luò)；

步驟S300，切換至Ansys Fluent求解模式，進(jìn)行物理模型設(shè)置，將所述電池單體絕熱熱失控溫度-時(shí)間變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合，得到電池單體熱失控反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程相關(guān)參數(shù)，并賦予各電池單體熱失控模型；對(duì)體網(wǎng)格不同區(qū)域設(shè)置對(duì)應(yīng)的材料屬性參數(shù)；對(duì)加熱板設(shè)置產(chǎn)熱功率及產(chǎn)熱時(shí)間；對(duì)與環(huán)境直接接觸的表面設(shè)置環(huán)境邊界條件；

步驟S400，運(yùn)行仿真計(jì)算，監(jiān)視兩兩電池單體之間與隔熱板接觸面中心位置的溫度值，并將所述溫度值與所述試驗(yàn)獲取的電池模組不同位置的溫度數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證仿真模型的有效性和準(zhǔn)確性；

步驟S500，基于通過(guò)驗(yàn)證的仿真模型，在Ansys Fluent中將隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)設(shè)置為Input Parameter，對(duì)每塊單體表征熱失控反應(yīng)過(guò)程的參數(shù)α均設(shè)置為OutputParameter；

步驟S600，在Ansys Workbench中，加載Fluent版塊，導(dǎo)入已設(shè)置的所述Input和OutputParameter的仿真模型，根據(jù)需要建立多個(gè)Design Point，修改每個(gè)Design Point中的Input Parameter的具體數(shù)值，對(duì)應(yīng)隔熱板材料選取一定范圍內(nèi)的不同的導(dǎo)熱系數(shù)值；

步驟S700，自動(dòng)批量求解全部Design Point，并根據(jù)每個(gè)Design Point中的OutputParameter值判定各單體是否發(fā)生熱失控，繼而可以確定能夠阻斷熱擴(kuò)散的導(dǎo)熱系數(shù)的邊界值；

步驟S800，改變隔熱板的厚度，重復(fù)步驟S200-S700，獲得不同厚度下能夠阻斷熱擴(kuò)散的隔熱板對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)邊界值，特別的，對(duì)于步驟S300，無(wú)需重復(fù)擬合所述電池單體絕熱熱失控溫度-時(shí)間變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將已獲得的電池單體熱失控反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程相關(guān)參數(shù)直接賦予各電池單體熱失控模型即可，對(duì)于步驟S400，無(wú)需重復(fù)驗(yàn)證仿真模型有效性和準(zhǔn)確性；依次獲得能夠阻斷電池模組發(fā)生熱擴(kuò)散所需要隔熱材料的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)邊界值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料屬性參數(shù)包括電池單體整體的密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，采用排水法測(cè)試得到電池體積，采用稱(chēng)重法得到重量，根據(jù)電池體積和重量獲得材料屬性參數(shù)密度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電池單體整體的比熱容通過(guò)絕熱量熱法獲得，即在絕熱量熱儀創(chuàng)造的絕熱環(huán)境中，采用以固定加熱功率的電加熱片加熱電池使其溫升，通過(guò)能量守恒定律獲得其比熱容變化。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電池單體整體的導(dǎo)熱系數(shù)通過(guò)瞬態(tài)平面熱源法獲得。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電池單體整體的絕熱熱失控溫度-時(shí)間變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)為通過(guò)加速量熱儀中對(duì)電池單體開(kāi)展絕熱熱失控試驗(yàn)獲得。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的方法，其特征在于，所述三維幾何模型包括電池單體的電芯整體、正極耳、負(fù)極耳、隔熱板、加熱板和卡具。