[发明专利]电池冷却通道设计方法以及电池热管理系统控制方法

说明书

本发明公开了一种动力电池传热模型，其特征在于：假设动力电池为长方体结构，以动力电池中心为原点建立三维坐标系，其在X、Y、Z三个方向上的导热系数以及表面对流换热系数均各不相同，且动力电池具有稳定均匀的内热源，将上述边界条件导入到二维稳态导热微分方程中，分别得到动力电池在XOY、YOZ、XOZ三个方向上的二维稳态传热模型。该模型考虑了动力电池的导热系数和对流换热系数的各向异性，提高了模型预测精确度。本发明还公开了一种动力电池冷却通道设计方法以及动力电池热管理系统控制方法。使得电池内部冷却通道的冷却能力与温度分布场相匹配，提高了电池热管理系统的控制精确度。

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体地指一种电池冷却通道设计方法以及电池热管理系统控制方法。

背景技术

为了提高电池状态(SOC等)的预测精度，得到更加精确到BMS控制精度，从而提高电池的使用安全性和使用寿命，传统方法一般用等效电路模型来预测输出电压等电信号情况，从而判断电池状态，未考虑电池的产热散热与电性能输出之间的闭环影响。

中国专利CN106785216A公开了一种电池温度控制系统，其中包括电池热模型的建立，电池热模型基于温度场控制方程：式中C_p和ρ分别为平均热容和平均密度，K为电池材料热传递参数，Q为体积产热速率，为温度T与时间t的求导，▽为矢量微分算符。以及电池单体在x方向上的热量经输入，结合公式(4)(5)(3)得到根据傅里叶热传导定律，在x方向上与在在y和z方向上同理，将三个方向上的传导速率方程进行代入，基于边界条件，初始条件T(x,y,z,0)＝T₀，可进一步可以得到温度场模型。再根据产热速率公式(1)，在初始条件T(x,y,z,0)＝T₀下，式中x、y，z为电池热模型的坐标系，t为时间，初始状态下，t＝0，T₀为初始温度，环境温度T_∞恒定为20℃，基于有限元分析法计算电池温度场随时间的变化数据，标记为电池预测温度。该预测方法未考虑传热系数和对流换热系数各向异性的实际情况，也没有考虑逆向分析的过程，难以预测真实的电池内部温度场部情况和产热情况。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种电池冷却通道设计方法以及电池热管理系统控制方法，该模型考虑了电池内部导热系数各向异性的因素，提高了电池内部温度场的预测精度。

为实现上述目的，本发明提供一种动力电池传热模型，设定边界条件为：假设动力电池为长方体结构，以动力电池中心为原点建立三维坐标系，其在X、Y、Z三个方向上的导热系数以及表面对流换热系数均各不相同，且动力电池具有稳定均匀的内热源，将上述边界条件导入到二维稳态导热微分方程中，分别得到动力电池在XOY、YOZ、XOZ三个方向上的二维稳态传热模型。

进一步地，所述二维稳定传热模型为

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