一种电池包梯度化热管理装置及仿真方法制造方法及图纸

本申请公开了一种电池包梯度化热管理装置及仿真方法，包括液冷板及电池组，所述液冷板一端具有入水口，另一端具有出水口；所述电池组分布于所述液冷板两侧，且所述电池组按使用状态温度高低进行分区；其中，在所述电池组与所述液冷板之间的间隙填充有复合相变材料层，所述复合相变材料层与所述液冷板耦合以对所述电池组控温，所述复合相变材料层包括膨胀石墨和石蜡，不同区域的所述电池组周围的所述石蜡的熔点不同或所述膨胀石墨的添加量不同，以对所述电池组进行梯度化热管理；本申请对电池热管理系统中不同的几何区间的复合相变材料进行梯度化优化设计，从而能高效的均衡电池组之间的温差，提高电池组的使用安全性能

【技术实现步骤摘要】
一种电池包梯度化热管理装置及仿真方法


[0001]本申请涉及新能源汽车动力电池热管理
，尤其涉及一种电池包梯度化热管理装置及仿真方法
。

技术介绍

[0002]随着环境污染的加剧，使得新能源汽车在快速普及，而新能源汽车的的动力核心为锂离子电池，锂离子电池在快速充放电过程中会发出大量的热量，这些热量如果未有效散出，轻则导致电池的容量迅速衰减，严重的情况将导致电池自燃，严重影响新能源汽车的使用安全性能，为了提升电池的安全和使用寿命，有必要对电池进行热管理，其目的一是控制电池最高温度，使电池在安全范围内运行
25
‑
50℃
，目的二是均衡电池组之间的温差，使单体电池之间的温差不超过
5℃
，提升电池组的安全及寿命
。
[0003]目前对电池的热管理主要采用液冷方式，虽然液冷具有冷却效率高优点，但液冷设备复杂且冷却温度不均匀，且会消耗额外的能源
。
[0004]另外针对电池均衡性控温研究，目前主要是从结构上对液冷管道流向及结构进行改进，如把直冷管道改成
S
形或者蛇形，结构的改进增加了设备的制造难度，另外一方面由于管道的迂回降低了液冷流速和冷却效率
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种电池包梯度化热管理装置及仿真方法，通过复合相变材料与液冷耦合的技术对电池包进行控温处理，并通过对不同区间的相变材料的相变点或导热系数进行优化，实现梯度化控温，所述技术方案如下：
[0006]本申请第一方面提供电池包梯度化热管理装置，包括液冷板及电池组，所述液冷板一端具有入水口，另一端具有出水口；所述电池组分布于所述液冷板两侧，且所述电池组按使用状态温度高低进行分区；其中，在所述电池组与所述液冷板之间的间隙填充有复合相变材料层，所述复合相变材料层与所述液冷板耦合以对所述电池组控温，所述复合相变材料层包括膨胀石墨和石蜡，不同区域的所述电池组周围的所述石蜡的熔点不同或所述膨胀石墨的添加量不同，以对所述电池组进行梯度化热管理
。
[0007]例如，在一个实施例提供的电池包梯度化热管理装置中，按不同区域的所述电池组使用状态温度递增的顺序，不同区域的所述电池组周围所对应的石蜡的熔点依次递减，以控制不同区域的所述电池组的温度及温差
。
[0008]例如，在一个实施例提供的电池包梯度化热管理装置中，按不同区域的所述电池组使用状态温度递增的顺序，不同区域的所述电池组周围的所对应的膨胀石墨的添加量依次递增，以控制不同区域的所述电池组的温度及温差
。
[0009]例如，在一个实施例提供的电池包梯度化热管理装置中，所述膨胀石墨与所述石蜡的质量比为：3：7～1：
10。
[0010]例如，在一个实施例提供的电池包梯度化热管理装置中，所述石蜡的起始相变点
温度为
38℃
‑
46℃。
[0011]例如，在一个实施例提供的电池包梯度化热管理装置中，所述液冷板为直流式液冷板
。
[0012]例如，在一个实施例提供的电池包梯度化热管理装置中，所述电池组为双排串联式排列，两排所述电池组分别放置于所述液冷板两侧并沿从所述入水口指向所述出水口的方向分区
。
[0013]本申请第二方面提供一种电池包梯度化热管理仿真方法，包括以下步骤：
[0014]S1
根据选用的单体电池对电池进行不同充放电实验，获取电池在不同倍率下温度随时间的变化关系；
[0015]S2
根据充放电实验结果，用多项式对电池的发热功率进行拟合，计算出电池在恒流放电情况下电池的发热功率，并把此多项式用于仿真模型中的热源参数输入；
[0016]S3
建立电池热管理系统几何模型，设置模型材料参数；
[0017]S4
仿真计算，依据计算分析云图，对电池组的温度与温差分布规律进行分析，按云图梯度对电池组进行区域划分；
[0018]S5
以电池最高温度为
50℃
，最低温差小于
5℃
为优化目标，对不同区域内的复合相变材料相变点温度或导热系数进行优化；
[0019]S6
利用智能优化算法，经过反复迭代，获取最优梯度化参数，实现电池的最高温度及温差控制目标；
[0020]S7
按照仿真求解的值，采用实验方法合成具有不同导热系数或相变点的复合相变材料
。
[0021]例如，在一个实施例提供的电池包梯度化热管理仿真方法中，所述
S5
中对不同区域内的相变材料相变点温度或导热系数进行优化的约束条件为：复合相变材料的相变点温度区间为
38
‑
46℃
，导热系数区间为：2‑
10W/mK。
[0022]例如，在一个实施例提供的电池包梯度化热管理仿真方法中，所述
S3
中电池热管理系统中的复合相变材料温度和参数为统一起始温度：
40℃。
[0023]本申请一些实施例提供的一种电池包梯度化热管理装置及仿真方法带来的有益效果为：本申请首先通过使用复合相变材料与液冷耦合的方法对电池包进行热管理，为了更好的均衡电池温差，本申请对电池热管理系统中不同的几何区间的复合相变材料进行梯度化优化设计，使得复合相变材料的起始吸热温度不同或导热系数不同，从而能高效的均衡电池组之间的温差，提升管理性能，提高电池组的使用安全性能，其中复合相变材料能吸收电池的热量，本申请的电池包梯度化热管理装置及仿真方法结构稳定性高
、
装配方便
、
实用性强，值得推广
。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0025]图1是本申请的电池包梯度化热管理装置结构示意图；
[0026]图2是一实施例的电池包梯度化热管理装置结构示意图；
[0027]图3是本申请的电池包梯度化热管理仿真方法流程图
。
具体实施方式
[0028]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0029]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义
。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电池包梯度化热管理装置，其特征在于，包括：液冷板，一端具有入水口，另一端具有出水口；电池组，分布于所述液冷板两侧，且所述电池组按使用状态温度高低进行分区；其中，在所述电池组与所述液冷板之间的间隙填充有复合相变材料层，所述复合相变材料层与所述液冷板耦合以对所述电池组控温，所述复合相变材料层包括膨胀石墨和石蜡，不同区域的所述电池组周围的所述石蜡的熔点不同或所述膨胀石墨的添加量不同，以对所述电池组进行梯度化热管理
。2.
根据权利要求1所述电池包梯度化热管理装置，其特征在于，按不同区域的所述电池组使用状态温度递增的顺序，不同区域的所述电池组周围所对应的石蜡的熔点依次递减，以控制不同区域的所述电池组的温度及温差
。3.
根据权利要求1所述电池包梯度化热管理装置，其特征在于，按不同区域的所述电池组使用状态温度递增的顺序，不同区域的所述电池组周围的所对应的膨胀石墨的添加量依次递增，以控制不同区域的所述电池组的温度及温差
。4.
根据权利要求1所述电池包梯度化热管理装置，其特征在于，所述膨胀石墨与所述石蜡的质量比为：3：7～1：
10。5.
根据权利要求2所述电池包梯度化热管理装置，其特征在于，所述石蜡的起始相变点温度为
38℃
‑
46℃。6.
根据权利要求1所述电池包梯度化热管理装置，其特征在于，所述液冷板为直流式液冷板
。7.
根据权利要求1所述电池包梯度化热管理装置，其特征在于，所述电池组为双排串联式排列，两排所述电池组分别放置于所述液冷板两侧并沿从所述入水口指向所述出水口的方向分区
。8.
一种电池包梯度化热管理仿真方...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋梦琼，黄娜，彭宇，张园园，张亚舫，廖自强，
申请(专利权)人：武汉电力职业技术学院南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：