CN109614662A - 一种确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法和***。所述方法和***在进行热仿真实验前,确定锂电池组充放电功率与发热功率的关系和不同散热方式下的散热功率,并根据锂电池组的发热功率与散热功率的关系确定最优散热方式,从而确定了锂电池组在不同充放电功率情况下的散热方式。所述方法和***通过在进行热仿真实验前进行散热方式的判断,减少了进行热仿真实验的次数,提高了热仿真实验的效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,并且更具体地,涉及一种确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法和***。
背景技术
计算机热仿真技术是对电池单体和锂离子电池组***工作过程中热状况进行分析的一种重要分析手段,常被人们用于电池单体和锂离子电池组***的优化设计和评价。然而,公知的电池计算机热仿真方法对电池单体和锂离子电池组***的研究是截然不同和互相独立的:锂离子电池组***层次的热仿真方法,主要关注于如何合理地排布电池单体、如何优化冷却介质流道设计以及如何调节冷却***工作参数以控制锂离子电池组***温度范围并提高各单体间的温度均匀性。因此,如何确定热仿真实验中采用何种散热方式能更好地使锂离子电池组***工作过程的热状况更优就成为一个需要重点解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中缺乏在热仿真实验前对锂离子电池组***的散热方式进行评估的技术问题,本发明提供了一种确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法和***,所述确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法包括:
根据锂电池组中电池单体的型号信息确定锂电池组的额定功率P0;
在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf;
根据锂电池组实时测量的发热功率Pf,确定不同工况下的充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线,其中,所述不同工况下锂电池组的充放电功率Ps小于P0;
根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi,其中,1≤i<N,N为自然数;
根据所述N种散热方式下锂电池组的散热功率Pi,将所述散热方式按照散热功率Pi从小到大的顺序进行排列,生成散热功率序列{Pj},其中,1≤j<N,N为自然数;
当所述散热功率序列中Pj+1≥Pf且Pj<Pf时,确定散热功率Pj+1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,当所述散热功率序列中P1≥Pf时,确定散热功率P1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,其中,1≤j<N,N为自然数;
根据所述充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线以及发热功率Pf对应的散热方式确定锂电池组在热仿真实验中充放电功率Ps与散热方式的对应关系。
进一步地,所述方法的不同工况包括锂电池组储能和锂电池组电网调频中的至少一种。
进一步地,所述在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf是指采用绝热加速量热仪实时测量锂电池组的发热功率Pf。
进一步地,所述根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi是指在流体力学软件STAR-CCM+中,通过输入锂电池组电池箱空间尺寸数值确定在N种散热方式下的散热功率Pi。
进一步地,所述方法中的散热方式包括液冷、空调制冷、风冷、相变材料冷却和液态金属冷却。
根据本发明的另一方面,本发明提供一种确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的***,所述***包括:
第一功率单元,其用于根据锂电池组中电池单体的型号信息确定锂电池组的额定功率P0;
第二功率单元,其用于在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf;
关系曲线单元,其用于根据锂电池组实时测量的发热功率Pf,确定不同工况下的充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线,其中,所述不同工况下锂电池组的充放电功率Ps小于P0;
第三功率单元,其用于根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi,其中,1≤i<N,N为自然数;
功率序列单元,其用于根据所述N种散热方式下锂电池组的散热功率Pi,将所述散热方式按照散热功率Pi从小到大的顺序进行排列,生成散热功率序列{Pj},其中,1≤j<N,N为自然数;
散热方式单元,其用于当所述散热功率序列中Pj+1≥Pf且Pj<Pf时,确定散热功率Pj+1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,当所述散热功率序列中P1≥Pf时,确定散热功率P1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,其中,1≤j<N,N为自然数;
散热确定单元,其用于根据所述充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线以及发热功率Pf对应的散热方式确定锂电池组在热仿真实验中充放电功率Ps与散热方式的对应关系。
进一步地,所述第二功率单元在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf中的不同工况包括锂电池组储能和锂电池组电网调频中的至少一种。
进一步地,所述第二功率单元是绝热加速量热仪。
进一步地,所述第三功率单元是流体力学软件STAR-CCM+。
进一步地,所述散热方式单元确定的散热方式包括液冷、空调制冷、风冷、相变材料冷却和液态金属冷却。
本发明技术方案提供的确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法和***在进行热仿真实验前,确定锂电池组充放电功率与发热功率的关系和不同散热方式下的散热功率,并根据锂电池组的发热功率与散热功率的关系确定最优散热方式,从而确定了锂电池组在不同充放电功率情况下的散热方式。所述方法和***通过在进行热仿真实验前进行散热方式的判断,减少了进行热仿真实验的次数,提高了热仿真实验的效率。
附图说明
通过参考下面的附图,可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式:
图1为根据本发明优选实施方式的确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法的流程图;
图2为根据本发明优选实施方式的确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的***的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式,然而,本发明可以用许多不同的形式来实施,并且不局限于此处描述的实施例,提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明,并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中,相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明,此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外,可以理解的是,以通常使用的词典限定的术语,应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义,而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法的流程图。如图1所示,本优选实施方式所述的确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法从步骤101开始。
在步骤101,根据锂电池组中电池单体的型号信息确定锂电池组的额定功率P0。在实践中,所述锂电池的型号信息除了标示的额定功率外,还包括锂电池的大小、形状、生产商等信息。一般来说,大电池发热大,散热面积小,而小电池发热小,散热面积大。
在步骤102,在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf。
优选地,所述方法的不同工况包括锂电池组储能和锂电池组电网调频中的至少一种。在储能的工况下,电池进行小电流充电,发热小,在电网调频的工况下,电池进行大规模放电,发热量大。
优选地,所述在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf是指采用绝热加速量热仪实时测量锂电池组的发热功率Pf。
在步骤103,根据锂电池组实时测量的发热功率Pf,确定不同工况下的充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线,其中,所述不同工况下锂电池组的充放电功率Ps小于P0。
在步骤104,根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi,其中,1≤i<N,N为自然数。
优选地,所述根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi是指在流体力学软件STAR-CCM+中,通过输入锂电池组电池箱空间尺寸数值确定在N种散热方式下的散热功率Pi。在本优选实施方式中,所述电池箱空间尺寸是指容纳所述锂电池组的集装箱。
优选地,所述方法中的散热方式包括液冷、空调制冷、风冷、相变材料冷却和液态金属冷却。
在步骤105,根据所述N种散热方式下锂电池组的散热功率Pi,将所述散热方式按照散热功率Pi从小到大的顺序进行排列,生成散热功率序列{Pj},其中,1≤j<N,N为自然数。
在步骤106,当所述散热功率序列中Pj+1≥Pf且Pj<Pf时,确定散热功率Pj+1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,当所述散热功率序列中P1≥Pf时,确定散热功率P1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,其中,1≤j<N,N为自然数。
在步骤107,根据所述充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线以及发热功率Pf对应的散热方式确定锂电池组在热仿真实验中充放电功率Ps与散热方式的对应关系。
在本优选实施方式中,采用18650圆柱形锂离子电池进行试验可得以下结果:
18650圆柱形锂离子电池3并16串电池组,在0.5C倍率下放电工作,总发热功率为W1,电池组总散热面积为S1,环境温度为25℃,电池间距L1,通过评估***该电池组采用自然对流可以保障电池表面温差小于5℃。
18650圆柱形锂离子电池3并16串电池组,在2C倍率下放电工作,总发热功率为W2,电池组总散热面积为S1,环境温度为25℃,电池间距L1,通过评估***该电池组采用强制风冷可以保障电池表面温差小于5℃。
18650圆柱形锂离子电池3并16串电池组,在5C倍率下放电工作,总发热功率为W3,电池组总散热面积为S1,环境温度为25℃,电池间距L1,通过评估***该电池组采用液冷方式可以保障电池表面温差小于5℃。
图2为根据本发明优选实施方式的确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的***的结构示意图。如图2所示,本优选实施方式所述的确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的***200包括:
第一功率单元201,其用于根据锂电池组中电池单体的型号信息确定锂电池组的额定功率P0。
第二功率单元202,其用于在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf。
关系曲线单元203,其用于根据锂电池组实时测量的发热功率Pf,确定不同工况下的充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线,其中,所述不同工况下锂电池组的充放电功率Ps小于P0。
第三功率单元204,其用于根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi,其中,1≤i<N,N为自然数。
功率序列单元205,其用于根据所述N种散热方式下锂电池组的散热功率Pi,将所述散热方式按照散热功率Pi从小到大的顺序进行排列,生成散热功率序列{Pj},其中,1≤j<N,N为自然数。
散热方式单元206,其用于当所述散热功率序列中Pj+1≥Pf且Pj<Pf时,确定散热功率Pj+1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,当所述散热功率序列中P1≥Pf时,确定散热功率P1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,其中,1≤j<N,N为自然数。
散热确定单元207,其用于根据所述充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线以及发热功率Pf对应的散热方式确定锂电池组在热仿真实验中充放电功率Ps与散热方式的对应关系。
优选地,所述第二功率单元在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf中的不同工况包括锂电池组储能和锂电池组电网调频中的至少一种。
优选地,所述第二功率单元202是绝热加速量热仪。
优选地,所述第三功率单元204是流体力学软件STAR-CCM+。
优选地,所述散热方式单元206确定的散热方式包括液冷、空调制冷、风冷、相变材料冷却和液态金属冷却。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而,本领域技术人员所公知的,正如附带的专利权利要求所限定的,除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地,在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释,除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例,除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行,除非明确地说明。
Claims (10)
1.一种确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的方法,其特征在于,所述方法包括:
根据锂电池组中电池单体的型号信息确定锂电池组的额定功率P0;
在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf;
根据锂电池组实时测量的发热功率Pf,确定不同工况下的充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线,其中,所述不同工况下锂电池组的充放电功率Ps小于P0;
根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi,其中,1≤i<N,N为自然数;
根据所述N种散热方式下锂电池组的散热功率Pi,将所述散热方式按照散热功率Pi从小到大的顺序进行排列,生成散热功率序列{Pj},其中,1≤j<N,N为自然数;
当所述散热功率序列中Pj+1≥Pf且Pj<Pf时,确定散热功率Pj+1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,当所述散热功率序列中P1≥Pf时,确定散热功率P1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,其中,1≤j<N,N为自然数;
根据所述充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线以及发热功率Pf对应的散热方式确定锂电池组在热仿真实验中充放电功率Ps与散热方式的对应关系。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法的不同工况包括锂电池组储能和锂电池组电网调频中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf是指采用绝热加速量热仪实时测量锂电池组的发热功率Pf。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi是指在流体力学软件STAR-CCM+中,通过输入锂电池组电池箱空间尺寸数值确定在N种散热方式下的散热功率Pi。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法中的散热方式包括液冷、空调制冷、风冷、相变材料冷却和液态金属冷却。
6.一种确定锂电池组在热仿真实验中的散热方式的***,其特征在于,所述***包括:
第一功率单元,其用于根据锂电池组中电池单体的型号信息确定锂电池组的额定功率P0;
第二功率单元,其用于在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf;
关系曲线单元,其用于根据锂电池组实时测量的发热功率Pf,确定不同工况下的充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线,其中,所述不同工况下锂电池组的充放电功率Ps小于P0;
第三功率单元,其用于根据锂电池组电池箱空间尺寸计算在N种散热方式下的散热功率Pi,其中,1≤i<N,N为自然数;
功率序列单元,其用于根据所述N种散热方式下锂电池组的散热功率Pi,将所述散热方式按照散热功率Pi从小到大的顺序进行排列,生成散热功率序列{Pj},其中,1≤j<N,N为自然数;
散热方式单元,其用于当所述散热功率序列中Pj+1≥Pf且Pj<Pf时,确定散热功率Pj+1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,当所述散热功率序列中P1≥Pf时,确定散热功率P1对应的散热方式为所述锂电池组在发热功率为Pf时的散热方式,其中,1≤j<N,N为自然数;
散热确定单元,其用于根据所述充放电功率Ps与发热功率Pf的关系曲线以及发热功率Pf对应的散热方式确定锂电池组在热仿真实验中充放电功率Ps与散热方式的对应关系。
7.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述第二功率单元在不同工况下实时测量所述锂电池组的发热功率Pf中的不同工况包括锂电池组储能和锂电池组电网调频中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述第二功率单元是绝热加速量热仪。
9.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述第三功率单元是流体力学软件STAR-CCM+。
10.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述散热方式单元确定的散热方式包括液冷、空调制冷、风冷、相变材料冷却和液态金属冷却。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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