【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池热管理系统测试领域，特别涉及一种用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置。
技术介绍
1、在电池热管理系统的开发和测试过程中，不仅要关注电池的发热情况，还需要关注电池的温度变化情况。尤其是在热管理系统动态性能和控制策略测试过程中，电池的温度是衡量热管理系统性能优劣以及评估控制策略是否有效的关键指标。在电池热管理系统的测试过程中，若采用真实电池，需等待电池完成小批量样件制作之后才能开展相关的测试，这不利于电池开发流程和热管理系统开发流程的并行开展，会显著增加电池系统的研发周期。此外，若测试过程中电池出现超温、爆炸等极端工况，则会面临较为严重的安全危险。因此，为了缩短电池系统的开发周期，避免测试过程中出现安全问题，就需要一种能够模拟电池热特性的高还原度、高安全性的模拟电池装置。
2、根据传热学相关知识，电池的热特性包含产热特性(电池的发热量/发热功率)、热容特性(电池的热容量/比热容和质量)和传热特性(电池内部材料的热导率和电池与外界之间的换热边界)。对于一定质量的电池，其温度变化情况取决于电池自身的发热功率、比热容、热导率和电池与外界传热边界。因此，要设计一种适用于电池热管理系统开发的电池热特性装置，就必须对电池的发热量、热容量和热导率和外界传热边界进行尽可能准确的模拟。
3、现有的相关专利中，只涉及到一些电池产热模拟装置，一般包含电池壳体、置于电池壳体内部的发热装置、电池壳体和发热装置之间填充的导热介质，以及控制发热装置发热功率的控制器(例如：cn 219349089 u、cn 215
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，能同时模拟电池产热特性、热容特性和传热特性，实现对电池热特性的全面模拟，具有高还原度和高安全性。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出了一种用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，包括外壳体、产热模块和温度传感器，以及用于监测或控制产热模块、温度传感器的控制器，还包括占位腔体和混合导热介质，所述占位腔体和产热模块均设置于外壳体的内部，所述占位腔体的内部填充有气凝胶，所述产热模块均匀分布在占位腔体的四周及上下侧，各侧产热模块相互断开，且均与占位腔体留有空隙，所述温度传感器设置于外壳体内部和/或外壳体外表面上，所述混合导热介质均匀填充在外壳体内部除产热模块、占位腔体和温度传感器外的所有空间。
3、为了准确模拟电池的产热特性，产热模块的产热功率由控制器进行控制，并可模拟任意电池的实际产热功率变化曲线。
4、为了准确模拟电池的热容特性，需要使混合导热介质、产热模块和占位腔体组成的组合体总热容量与被模拟电池内部电芯的热容量相等。混合导热介质由两种或多种物质混合而成，除包括绝缘液态导热介质外，还包括金属颗粒、非金属颗粒中的至少一种；在混合导热介质中，至少有一种物质的比热容大于电池电芯的平均比热容，至少有一种物质的比热容小于电池电芯的平均比热容。各种物质的质量和比热容满足下式：
5、
6、
7、其中：n为混合导热介质中物质种类的总数；mi为混合导热介质中第i种物质的质量；为混合导热介质中第i种物质的比热容；mheater为产热模块的质量；为产热模块的比热容；mbattery为电池电芯的质量；为电池电芯的平均比热容。
8、为了模拟电池内部的导热特性，需要使混合导热介质、产热模块和占位腔体组成的组合体的导热特性与被模拟电池内部电芯的导热特性保持一致。在混合导热介质中，至少有一种物质的导热系数大于电池电芯的平均导热系数，至少有一种物质的导热系数小于电池电芯的平均导热系数。各物质体积和导热系数满足下式：
9、
10、
11、其中：vi为混合导热介质中第i种物质的体积；λi为混合导热介质中第i种物质的导热系数；vheater为产热模块的体积；λheater为产热模块的导热系数；vbattery为电池电芯的体积；为电池电芯的平均导热系数；voccupied为占位腔体的体积。
12、为了准确模拟电池与外界的换热边界，外壳体的几何尺寸、材质与所模拟的电池的壳体的几何尺寸和材质一致。
13、上述方案中：所述占位腔体设置于外壳体内部的几何中心。
14、上述方案中：所述控制器设置于外壳体外部，所述产热模块通过导线与控制器相连，所述温度传感器用于监测外壳体内部温度或表面温度，并通过信号线将温度数据反馈到控制器中。
15、上述方案中：所述外壳体为盒状，所述温度传感器分别设置于外壳体六个外表面的中部。
16、上述方案中：所述外壳体为盒状，所述温度传感器设置于外壳体的内部，并介于外壳体与产热模块之间的居中位置处。
17、上述方案中：所述绝缘液态导热介质在受热或者与空气接触之后可固化成具有一定支撑能力的胶体或固体，以保证金属颗粒和非金属颗粒可以均匀分布在其中，并为占位腔体和产热模块提供支撑和固定。
18、上述方案中：所述占位腔体的外壳可由硬质耐高温材料制成，内部填充比热容极低、导热系数极小的气凝胶；由于该占位腔体内部的气凝胶是一种导热性差、低密度、比热容极低的物质，其对模拟装置的热容和导热性能的影响可以忽略不计，可以作为模拟装置内部体积的调控措施，以保证混合导热介质可以均匀地填充完模拟装置外壳体内部除产热模块、占位腔体和温度传感器外的所有空间。
19、上述方案中：绝缘液态导热介质为导热凝胶、导热灌封胶、导热泥或导热膏。
20、本专利技术的有益效果是：
21、1、电池的产热特性模拟由产热模块实现，电池内部电芯的热容特性和传热特性模拟由混合导热介质和占位腔体实现，电池与外界的换热边界的模拟由外壳体实现。因此，本装置可对电池的比热容、导热系数、传热边界、质量和体积进行准确模拟。
22、2、本专利技术设置的占位腔体可以调控模拟装置内部体积，减少了混合导热介质组分选择时的约束，使混合导热介质的选择更加灵活。此外，占位腔体的设置还允许模拟装置在外壳体不变的情况下，对使用了不同电芯材料的电池进行模拟，增加了模拟装置的灵活性和使用范围。
23、3、本装置可模拟电池运行过程中发热量和温度变化曲线，不仅可以用于测试电池热管理系统是否能满足电池冷却的负荷需求，还能评估电池热管理系统对电池温度的调控能力。
24、总之，本专利技术可对电池热特性进行全面模拟，包括电池的产热特性、热容特性和传热特性；可对不同的电池类型在不同工况下的热特性进行模拟，可作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，包括外壳体(1)、产热模块(3)和温度传感器(7)，以及用于监测或控制产热模块(3)、温度传感器(7)的控制器(5)，其特征在于：还包括占位腔体(4)和混合导热介质(2)，所述占位腔体(4)和产热模块(3)均设置于外壳体(1)的内部，所述外壳体(1)的几何尺寸、材质与所模拟的电池的壳体的几何尺寸和材质一致，所述占位腔体(4)的内部填充有气凝胶，所述产热模块(3)均匀分布在占位腔体(4)的四周及上下侧，各侧产热模块(3)相互断开，且均与占位腔体(4)留有空隙，所述温度传感器(7)设置于外壳体(1)内部和/或外壳体外表面上，所述混合导热介质(2)均匀填充在外壳体(1)内部除产热模块(3)、占位腔体(4)和温度传感器(7)外的所有空间；
2.根据权利要求1所述的用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，其特征在于：所述占位腔体(4)设置于外壳体(1)内部的几何中心。
3.根据权利要求1所述的用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，其特征在于：所述控制器(5)设置于外壳体(1)外部，所述产热模块(3)通过导
4.根据权利要求1所述的用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，其特征在于：所述外壳体(1)为盒状，所述温度传感器(7)分别设置于外壳体(1)六个外表面的中部。
5.根据权利要求1所述的用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，其特征在于：所述外壳体(1)为盒状，所述温度传感器(7)设置于外壳体的内部，并介于外壳体(1)与产热模块(3)之间的居中位置处。
6.根据权利要求1所述的用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，其特征在于：所述占位腔体(4)的外壳由硬质耐高温材料制成。
7.根据权利要求1所述的用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，其特征在于：绝缘液态导热介质为导热凝胶、导热灌封胶、导热泥或导热膏。
...【技术特征摘要】
1.一种用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，包括外壳体(1)、产热模块(3)和温度传感器(7)，以及用于监测或控制产热模块(3)、温度传感器(7)的控制器(5)，其特征在于：还包括占位腔体(4)和混合导热介质(2)，所述占位腔体(4)和产热模块(3)均设置于外壳体(1)的内部，所述外壳体(1)的几何尺寸、材质与所模拟的电池的壳体的几何尺寸和材质一致，所述占位腔体(4)的内部填充有气凝胶，所述产热模块(3)均匀分布在占位腔体(4)的四周及上下侧，各侧产热模块(3)相互断开，且均与占位腔体(4)留有空隙，所述温度传感器(7)设置于外壳体(1)内部和/或外壳体外表面上，所述混合导热介质(2)均匀填充在外壳体(1)内部除产热模块(3)、占位腔体(4)和温度传感器(7)外的所有空间；
2.根据权利要求1所述的用于电池热管理系统测试的电池热特性模拟装置，其特征在于：所述占位腔体(4)设置于外壳体(1)内部的几何中心。
3.根据权利要求1所述的用于电池热管理系统测试的电池热特...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵东鹏，徐磊，王庆洋，谯鑫，席椿富，龙海生，张皓崎，谭文林，刘帅，
申请(专利权)人：中国汽车工程研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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