[发明专利]一种基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法

权利要求书

1.一种基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，其特征在于，所述方法包括：

确定电池焊接功率和焊接时间；

计算焊点数量限制；

根据圆柱电池尺寸及额定工作电流搭建圆柱电池热力学模型计算电池极板总产热量及热量分布；

根据极板产热量计算极板单位面积焊点数；

根据极板热量分布对焊点布局进行优化实现电池极板传热效率。

2.根据权利要求1所述的基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，其特征在于，所述确定电池焊接功率和焊接时间包括：根据导电带和圆柱电池极板材料及厚度确定按常规方法选取合适的焊接功率和焊接时间，保证焊接紧密的同时避免激光焊穿极板，造成电解液泄露。

3.根据权利要求1所述的基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，其特征在于，所述计算焊点数量限制，包括：

令焊点周围设定范围为禁焊区，所述禁焊区为以焊点为圆心半径为r_p的圆；

分别根据电池正负极区域面积计算焊点最密排布；

将最密排布下焊点数量作为当前极板焊点数量限制。

4.根据权利要求1所述的基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，其特征在于，所述根据圆柱电池尺寸及额定工作电流搭建圆柱电池热力学模型计算电池极板总产热量及热量分布，包括：

确定锂电池平均比热容；

其中ρ_cell、ρ_i分别为电池的平均密度、各种材料的密度；c_cell、c_i分别为电池的平均热容、各种材料的比热容；V_i为各种材料所占的体积；

确定圆柱型电池的串联平均导热系数：

其中：λ_x、λ_y、λ_z分别为单体电池内核材料x、y、z方向导的热系数；λ_p、λ_n、λ_s分别表示电池单体内的正极极片、负极极片、隔膜的导热系数；

计算电池内芯产热：

其中I为电流，V为电池体积，E_oc为电池平衡电动势，U为电池工作电压，T为电池初始温度，为电池电压随温度变化的温度系数；

计算额定工况下电池极板产热量和热量分布；

然后采用自由四面体网格对圆柱模型进行精细剖分，并计算电池极板总产热量。

5.根据权利要求1所述的基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，其特征在于，所述根据极板产热量计算极板单位面积焊点数，包括：

确定焊点热传导速率为dQ_hi＝-λdA.dt/dn，其中：A为导热面积，dt/dn为温度梯度，λ为导热系数；

确定单个电池总焊点导热速率为

根据单个电池总焊点导热速率和单个焊点热传导速率获得单位面积焊点数。

6.根据权利要求1所述的基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，其特征在于，所述根据极板热量分布对焊点布局进行优化实现电池极板传热效率，包括：

进行焊点位置编码，以圆柱电池极板中心为圆心建立极坐标系；

计第i个焊点位置为(ρ_i,θ_i)，依次随机生成焊点位置；

第j(1＜j≤i)个焊点生成后进行焊点覆盖判断，即是否出现对任意k(k∈(1,i)k≠j)，且

如出现，则说明焊点覆盖，重新生成第j个点坐标，直至无焊点覆盖，并依次生成所有焊点坐标；

最后将全部焊点坐标转为二进制，并依次排为序列，作为一组遗传算法的个体，设置最大进化代数T，群体大小M，交叉概率PC，变异概率PM，随机生成M个个体作为初始化群体；

对个体进行选择、交叉和变异，同时与电池产热模型相结合，每步选择之后，将二进制序列还原为极坐标，并输入仿真软件仿真圆柱电池极板总传热效率，迭代直至达到总传热效率最优解，将最优解序列还原为十进制坐标，作为实际焊点分布。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，其特征在于，根据分布优化焊点，使用脉冲激光按照选定好的功率和焊接时间进行焊接。