[發明專利]基于集總模型的動力電池熱管理及熱蔓延抑制方法

在審

• 申請號: 202210238421.2
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114707184A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 崔納新;周劍文;李長龍;王春雨
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/20;H01M10/0525;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6557;H01M10/6568;H01M10/659;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本公開屬于電池管理技術領域，提供了一種基于集總模型的動力電池熱管理及熱蔓延抑制方法，包括以下步驟：基于液冷小微通道和相變材料構建動力電池的熱管理幾何結構；獲取所述熱管理幾何結構的物性參數，建立單體電池產熱模型；根據多個單體電池產熱模型和物性參數結合等效電路構建動力電池的集總模型；在所述集總模型中加入抑制熱失控蔓延管理模塊，基于所述集總模型預測所述動力電池的溫度變化，確定動力電池觸發熱失控條件，在達到動力電池的熱失控觸發條件之前啟動所述液冷小微通道，抑制熱失控蔓延，實現動力電池的熱管理。

技術領域

本公開屬于電池管理技術領域，具體涉及一種基于集總模型的動力電池熱管理及熱蔓延抑制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

鋰離子電池由于其能量和功率密度高、無記憶效應和循環壽命長等優點，通常被用作電動汽車的電源。然而，動力電池的安全性是電動汽車發展過程中首先要考慮和解決的問題，隨著電池能量密度不斷提高。電動汽車的電池熱失控事故時有發生，限制了電動汽車的大規模應用，因此需要開展動力電池熱管理方面的研究。

電動汽車的電池組需要應用實時熱管理方法來保證和預測電池的安全使用，目前電池組在常溫下正常工況時的熱管理方法已經較為完善，有風冷、液冷、相變材料等熱管理方式以及多種熱管理方式相結合的方法。

據發明人了解，目前對于抑制熱失控蔓延的熱管理結構存在不合理的問題，若散熱方向與熱失控蔓延方向一致甚至可能會加劇熱失控的蔓延；另外現有的加入熱管理系統的熱失控蔓延模型大部分是有限元模型，這就存在著計算速度慢，難以應用于實車上；而目前已有的快速預測熱失控蔓延模型都沒有加入熱管理系統，已有的快速預測熱失控蔓延的模型有利用基于等效傳熱實驗的熱量傳遞函數來快速預測電池熱失控后的蔓延情況，還有基于熱阻建立電路模型快速預測熱失控，兩者不能做到有機結合，缺乏模型在有熱管理系統抑制下的熱失控蔓延情況的快速預測。

發明內容

為了解決上述問題，本公開提出了一種基于集總模型的動力電池熱管理及熱蔓延抑制方法，基于相變材料和液冷小微通道相結合的結構作為熱管理系統來抑制熱失控的蔓延，充分考慮熱失控可能的蔓延方向，液冷流向為豎直方向，不存在加劇熱失控蔓延的可能性，抑制熱失控速度快效果好。

根據一些實施例，本公開的方案提供了一種基于集總模型的動力電池熱管理及熱蔓延抑制方法，采用如下的技術方案：

一種基于集總模型的動力電池熱管理及熱蔓延抑制方法，包括以下步驟：

基于液冷小微通道和相變材料構建動力電池的熱管理幾何結構；

獲取所述熱管理幾何結構的物性參數，建立單體電池產熱模型；

根據多個單體電池產熱模型構建動力電池的集總模型；

在所述集總模型中加入抑制熱失控蔓延管理模塊，基于所述集總模型預測所述動力電池的溫度變化，確定動力電池觸發熱失控條件，在達到動力電池的熱失控觸發條件之前啟動所述液冷小微通道，抑制熱失控蔓延，實現動力電池的熱管理。

作為進一步的技術限定，在所述構建動力電池的熱管理幾何結構的過程中，將所述相變材料包裹在每個單體電池的周圍，將所述液冷小微通道設置為沿單體電池的豎直方向排列。

進一步的，單體電池正常工作時，所述熱管理幾何結構采用所述相變材料散熱；單體電池進入熱失控狀態時，所述熱管理幾何結構再啟動所述液冷小微通道散熱，抑制動力電池的熱失控蔓延。

作為進一步的技術限定，所述單體電池產熱模型包括單體電池正常運行的產熱量和單體電池熱失控時的產熱量。