一种电池包冷却系统参数设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电池包冷却系统参数设计方法及装置，包括：对电池包进行热失控实验，得到产生的气体种类以及不同种类气体的质量，根据电池包密闭空间的体积，得到氮气和氧气质量；确定参与燃烧反应的气体体系，并计算得到气体体系的密度，定压比热容，以及每种气体的摩尔分数，基于参与气体燃烧反应的气体体系，确定燃烧的总包反应；选择燃烧动力学模型，得到基元反应及物质，得到各基元反应的反应速率，得到气体燃烧的总产热速率以及各物质的摩尔分数变化速率；基于总产热速率和冷却系统的散热功率，得到气体体系的热平衡方程；结合热平衡方程和冷却系统使用迭代方法对冷却系统的参数进行调整，使调整后的参数满足温度设计要求。要求。要求。

【技术实现步骤摘要】
一种电池包冷却系统参数设计方法及装置


[0001]本专利技术涉及动力电池
，尤其涉及一种电池包冷却系统参数设计方法及装置。

技术介绍

[0002]随着车用锂离子电池比能量的增加，车用电池包的安全设计变得越来越重要。近年来，以热失控为特征的电动车安全事故时有发生。在电池热失控过程中会产生大量可燃气体，如氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯等气态物质。电池包内发生热失控蔓延时，可燃气体在电池包内会发生燃烧，从而威胁司机和乘客的人身安全。需要设计针对电池包热失控的冷却系统，保证在电池包热失控时，电池包内气体的燃烧和温度可控，从而保障电动车的安全。
[0003]现有的电池包安全设计方法中均未考虑电池热失控后，产生的可燃气体燃烧的影响。而电池包的热失控实验有危险性大、操作困难和成本高等缺点。
[0004]因此，如何有效的保证电池包在热失控后的安全性，是一项亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种电池包冷却系统参数设计方法，能够有效的保证电池包在热失控后的安全性。
[0006]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池包冷却系统参数设计方法，其特征在于，包括：对目标电池包进行单体电池热失控实验，得到所述目标电池包产生的气体种类A以及不同种类气体的质量m
a
(a＝1,2,3,
…
,A)，其中，所述目标电池包包括B个电池，B、A为大于等于1的正整数；根据目标电池包密闭空间的体积V，得到所述目标电池包密闭空间内的氮气质量m
N
和氧气质量m
O
；基于所述气体种类A、不同种类气体的质量m
a
以及所述目标电池包密闭空间内的氮气质量m
N
和氧气质量m
O
，确定参与气体燃烧反应的气体体系，并计算得到所述气体体系的密度ρ，定压比热容C
p
，以及每种气体的摩尔分数Y
c
(c＝1,2,3,
…
,C)，其中，所述气体体系中参与燃烧的气体包括C种气体，所述C种气体中每种气体的质量m
c
(c＝1,2,3,
…
,C)，m
c
数值为B
×
m
a
或m
N
,m
O
；基于参与所述气体燃烧反应的所述气体体系，确定燃烧的总包反应；基于所述燃烧的总包反应，选择燃烧动力学模型，得到所述燃烧的总包反应对应的基元反应及物质，其中，燃烧动力学模型反映所述总包反应的燃烧过程的燃烧动力学机理，所述总包反应包含i个基元反应和k个物质，i和k为大于等于1的正整数；基于所述基元反应及物质，得到各基元反应的反应速率；基于所述各基元反应的反应速率，得到气体燃烧的总产热速率以及各物质的摩尔分数变化速率；基于所述总产热速率和冷却系统的散热功率，得到所述气体体系的热平衡方程，其中，散热功率由所述冷却系统决定；结合所述气体体系的热平衡方程和所述冷却系统的结构得到经过时间t0后的气体体系温度Tx，使用迭代方法对所述冷却系统的参数进行调整，调整后得到的冷却系统的参数使得经过时间t0后的气体体系温度Tx满足冷却系统的温度设计要求，其中，所述冷却系统的参数中的至少部分参数用于确定所述冷却系统的散热功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述冷却系统的结构为使用相变材料的类型时，所述散热功率为其中，m
tr
是发生相变的相变材料的质量，ΔH
tr
是相变潜热，结合所述气体体系的热平衡方程和所述冷却系统的结构得到经过时间t0后的气体体系温度Tx，使用迭代方法对所述冷却系统的参数进行调整，调整后得到的冷却系统的参数使得经过时间t0后的气体体系温度Tx满足冷却系统的温度设计要求，包括：结合所述热平衡方程和所述散热功率对所述目标电池包和所述冷却系统进行仿真，得到经过时间t0后的气体体系温度Tx；判断所述气体体系温度Tx是否低于或等于目标温度T0，若是，则将当前发生相变的相变材料的质量m
tr
，相变潜热ΔH
tr
确定为所述冷却系统的参数，若否，则对所述冷却系统的初始参数进行调整，直至基于调整后的参数得到的所述冷却系统的散热功率和所述热平衡方程，对所述目标电池包和所述冷却系统进行仿真得到气体体系的经过时间t0后的气体体系温度Tx低于或等于所述目标温度T0，将所述调整后的参数确定为所述冷却系统的参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述冷却系统的初始参数进行调整，包括：
增大相变材料的质量m
tr
或加大相变潜热ΔH
tr
。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述冷却系统的结构为使用风冷的类型时，所述散热功率为其中，h
tr
是风冷系统中的平均对流换热系数，A
tr
是风冷系统中的热交换面积，ΔT
tr
是电池包内温度和外界环境温度的温差，结合所述气体体系的热平衡方程和所述冷却系统的结构得到经过时间t0后的气体体系温度Tx，使用迭代方法对所述冷却系统的参数进行调整，调整后得到的冷却系统的参数使得经过时间t0后的气体体系温度Tx满足冷却系统的温度设计要求，包括：结合所述热平衡方程和所述散热功率对所述目标电池包和所述冷却系统进行仿真，得到经过时间t0后的气体体系温度Tx；判断所述气体体系温度Tx是否低于或等于目标温度T0，若是，则将风冷系统中的平均对流换热系数h
tr
，风冷系统中的热交换面积A
tr
，电池包内温度和外界环境温度的温差ΔT
tr
确定为所述冷却系统的参数，若否，则对所述冷却系统的初始参数进行调整，直至基于调整后的参数得到的所述冷却系统的散热功率和所述热平衡方程，对所述目标电池包和所述冷却系统进行仿真得到气体体系的经过时间t0后的气体体系温度Tx低于或等于所述目标温度T0，将所述调整后的参数确定为所述冷却系统的参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述冷却系统的初始参数进行调整，包括：增加对流换热面积A
tr
或者增加平均对流换热系数h
tr
。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的方法，其特征在于，所述对目标电池包进行单体电池热失控实验，得到所述目标电池包产生的气体种类A以及不同种类气...

【专利技术属性】
技术研发人员：高尚，
申请(专利权)人：经纬恒润天津研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：