CN110729525A - 一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法 - Google Patents

Abstract

一种风冷式电池热管理***冷却流道风速获得方法，涉及锂离子电池散热领域。本发明是为了解决传统的获得电池热管理***内风速分布的方式复杂、获得风速分布的效率低的问题。本申请建立风冷式锂离子电池热管理***的流阻网络模型实现对各个流道内冷却空气流速的快速计算。它用于获得冷却通道的风速。

Description

一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法

技术领域

本发明涉及风冷式电池热管理***冷却流道风速获得方法。属于锂离子电池散热领域。

背景技术

目前，能源紧缺、环境日益恶化，锂离子电池具有平均输出电压高、充放电效率高、环境友好等优点，使其在不同应用场合都得到了广泛关注。

锂离子电池在实际应用过程中因为生热导致的安全和寿命问题十分突出。一方面，在 充放电过程中，电池内部热量不断累积，温度不断上升，如果不加以控制，有可能造成锂 电池的热失控，甚至会出现胀气、泄露、乃至***等危险。另一方面，锂离子电池的老化 速度受到温度影响，当电池组内部各电池单体温度不均匀时，电池单体将逐渐出现性能差 异，根据短板原理，这将最终导致电池组的寿命缩短。因此对锂离子电池热管理***进行 分析和设计是十分必要的。

空气强制对流冷却散热方式结构简单、成本低，广泛应用于电池热管理***。在设计 风冷式电池热管理***(BTMS)时，有限元仿真分析方法可以有效地获得气流分布。通常，BTMS的结构参数优化需要在优化过程中进行调整，并且应该进行成百上千次有限元 仿真计算以探索每个结构参数的热性能。传统的有限元仿真分析方法由于其计算效率低已不再适用，需要对BTMS的风速分布计算进行简化。

发明内容

本发明是为了解决传统的获得电池热管理***内风速分布的方式复杂、获得风速分布 的效率低的问题。现提供一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法。

一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、在Z型风冷式电池热管理***内部锂离子电池阵列的顶部和底部分别设置一 个出风口导流板和进风口导流板，出风口导流板与Z型风冷式电池热管理***顶面之间的 夹角为θ₂，进风口导流板与Z型风冷式电池热管理***底面之间的夹角为θ₁，使得每列锂 离子电池的顶部与出风口导流板之间形成一个汇流通道、每列锂离子电池的底部与进风口 导流板之间形成一个分流通道，每列锂离子电池的两侧为两个冷却通道；

步骤二、将每列锂离子电池顶部的汇流通道、底部的分流通道和两侧冷却通道内的气 体压强求和获得压强和，利用空气流量守恒方程得到流阻网络模型，所述空气流量守恒方 程包括相互连通的分流通道与冷却通道内的空气流量守恒方程和相互连通的汇流通道与冷 却通道内的空气流量守恒方程；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、θ₂、相邻的两列锂离子电池间的距离，得到 每个分流通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个分流通道的直径和相邻两个分流通 道的流量比值；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、相邻的两列锂离子电池间的距离和θ₁，得到 每个汇流通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个汇流通道的直径和相邻两个汇流通 道的流量比值；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、相邻的两列锂离子电池间的距离，得到每个 冷却通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个冷却通道的直径；

根据每个冷却通道的横截面积和每个分流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个分 流通道的流量比值；

根据每个冷却通道的横截面积和每个汇流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个汇 流通道的流量比值；

步骤三、根据流阻网络模型、每个分流通道的直径、相邻两个分流通道的流量比值、 每个汇流通道的直径、相邻两个汇流通道的流量比值、每个冷却通道的直径、每个冷却通 道与每个分流通道的流量比值、每个冷却通道与每个汇流通道的流量比值，得到每个冷却 通道的风速。

本发明的有益效果：

本申请建立风冷式锂离子电池热管理***的流阻网络模型实现对各个通道内冷却空气 流速的快速计算。当风冷式BTMS的形状固定后，每个部分空气的流速均可以通过流阻网 络模型得到。此申请不仅保证了较高的计算精度，也极大地提高了通道风速的计算速度， 为风冷式BTMS的结构优化设计奠定了基础。

附图说明

图1为多个锂离子电池单体放置在Z型风冷式电池热管理***内的三维结构图；

图2为多个锂离子电池单体放置在Z型风冷式电池热管理***内的二维结构图；

图3为流阻网络模型原理图；

图4(a)为进风口风速为3m/s时，采用流阻网络模型和有限元仿真软件分别获得冷却 通道内的风速的曲线对比图，图4(b)为进风口风速为5m/s时，采用流阻网络模型和有限元仿真软件分别获得冷却通道内的风速的曲线对比图；

图5(a)为进风口风速为3m/s时，采用流阻网络模型和有限元仿真软件分别获得冷却 通道内的风速的误差曲线图，图5(b)为为进风口风速为5m/s时，采用流阻网络模型和有限元仿真软件分别获得冷却通道内的风速的误差曲线图；

图6(a)为进风口风速为3m/s时，采用流阻网络模型和实验分别获得冷却通道内的风 速的曲线对比图，图6(b)为进风口风速为5m/s时，采用流阻网络模型和实验分别获得冷却通道内的风速的曲线对比图；

图7(a)为为进风口风速为3m/s时，采用流阻网络模型和实验分别获得冷却通道内的 风速的误差曲线图，图7(b)为为进风口风速为5m/s时，采用流阻网络模型和实验分别获得冷却通道内的风速的误差曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种风冷 式电池热管理***冷却通道风速获得方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、在Z型风冷式电池热管理***内部锂离子电池阵列的顶部和底部分别设置一 个出风口导流板和进风口导流板，出风口导流板与Z型风冷式电池热管理***顶面之间的 夹角为θ₂，进风口导流板与Z型风冷式电池热管理***底面之间的夹角为θ₁，使得每列锂 离子电池的顶部与出风口导流板之间形成一个汇流通道、每列锂离子电池的底部与进风口 导流板之间形成一个分流通道，每列锂离子电池的两侧为两个冷却通道；

步骤二、将每列锂离子电池顶部的汇流通道、底部的分流通道和两侧冷却通道内的气 体压强求和获得压强和，利用空气流量守恒方程得到流阻网络模型，所述空气流量守恒方 程包括相互连通的分流通道与冷却通道内的空气流量守恒方程和相互连通的汇流通道与冷 却通道内的空气流量守恒方程；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、θ₂、相邻的两列锂离子电池间的距离，得到 每个分流通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个分流通道的直径和相邻两个分流通 道的流量比值；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、相邻的两列锂离子电池间的距离和θ₁，得到 每个汇流通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个汇流通道的直径和相邻两个汇流通 道的流量比值；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、相邻的两列锂离子电池间的距离，得到每个 冷却通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个冷却通道的直径；

根据每个冷却通道的横截面积和每个分流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个分 流通道的流量比值；

根据每个冷却通道的横截面积和每个汇流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个汇 流通道的流量比值；

步骤三、根据流阻网络模型、每个分流通道的直径、相邻两个分流通道的流量比值、 每个汇流通道的直径、相邻两个汇流通道的流量比值、每个冷却通道的直径、每个冷却通 道与每个分流通道的流量比值、每个冷却通道与每个汇流通道的流量比值，得到每个冷却 通道的风速。

本实施方式中，本申请以N×M方形铝壳动力锂离子电池组及其Z型槽电池热管理*** 为例，如图1所示。将该锂离子电池组放置在Z型风冷式电池热管理***内，

空气从进风口流入冷却***并通过分流室(Divergence Plenum，简称为DP)进入冷却通 道。电池单元的热量被冷却通道(Cooling Channel，简称为CC)中的空气带走，然后空气在 汇流室(Convergence Plenum，简称为CP)汇集从出风口流出。

考虑由Z型槽构成的锂离子电池热管理***在理想条件下，进风口风速均一，Z型槽 内壁粗糙程度均匀，电池组各电池单体的极柱可以忽略不计，三维风冷式BTMS可以被等效成二维风冷式BTMS，如图2所示。

图3为流阻网络模型原理图，其中，每个方框区域代表因空气流动而产生该部分的压 差，称之为流阻。这种现象主要是由于当气流速度发生变化时空气在其动能和静压之间的 能量转换，以及由于能量损失，包括由于空气和粗糙通道壁之间摩擦引起的不可逆损失和 在某些特殊位置的空气分布和收敛引起的局部能量损失。根据相关流体力学理论，实际锂 离子电池组工作过程中风速远小于声速，所以空气被认为是不可压缩的牛顿流体，对于连 续流动过程，根据伯努利方程，得到公式1和公式2。

锂离子电池阵列包括多个呈矩形阵列排布的多个单体。相邻两列电池之间的间距可以 相等也可以不相等。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，步骤二中，得到压强和的具体过程 为：

根据伯努利方程，得到第i个分流通道的压强P_DP,i和第i个汇流通道的压强P_CP,i分别为：

式中，P_DP,1为第1个分流通道的压强，ρ_air为空气密度，v_DP,i为第i个分流通道的风速， i＝1至n，n为锂离子电池的列数，ΔP_loss,DP,k为第k个分流通道的总压强差，P_CP,1P_CP,i为第1 个汇流通道的压强，v_CP,i为第i个汇流通道的风速，v_CP,1为第1个汇流通道的风速，ΔP_loss,CP,k为第k个汇流通道的总压强差；

风从第i-1个分流通道依次流向第i个冷却通道和第i个汇流通道，第i-1个分流通道、 第i个冷却通道和第i个汇流通道的压强关系为：

式中，ΔP_loss,CC,i为第i个冷却通道的总压强差，v_DP,i-1为第i-1个分流通道的风速，v_DP,0为 Z型风冷式电池热管理***进风口的风速；

根据公式1至公式3，得到每列锂离子电池顶部汇流通道、底部分流通道和两侧冷却 通道内的气体压强构成的压强和：

ΔP_loss,DP,i+ΔP_loss,CC,i+1-ΔP_loss,CP,i-ΔP_loss,CC,i＝0 公式4，

式中，ΔP_loss,DP,i为第i个分流通道的总压强差，ΔP_loss,CC,i+1为第i+1个冷却通道的总 压强差，ΔP_loss,CP,i为第i个汇流通道的总压强差。

本实施方式中，公式4是形成流阻网络模型的主要控制方程，类似于电路中的基尔霍 夫电压定律。从公式4可以看出，图3中每个闭环的静态压差之和为零。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，第i个分流通道的总压强差 ΔP_loss,DP,i、第i个冷却通道的总压强差ΔP_loss,CC,i和第i个汇流通道的总压强差ΔP_loss,CP,i均由 相应通道的局部压差ΔP_local和沿程压差ΔP_friction组成，公式表示为：

ΔP_loss＝ΔP_local+ΔP_friction 公式5，

式中，

λ_DP,i为第i个分流通道的无量纲摩擦常数，λ_CP,i为第i个汇流通道的无量纲摩擦常数， λ_CC,i为第i个冷却通道的无量纲摩擦常数，l_DP,i为第i个分流通道的长度，l_CP,i第i个汇流通 道的长度，l_CC,i为第i个冷却通道的长度，D_DP,i为第i个分流通道横截面积等效为圆形分流 通道面积后的圆形分流通道的直径，D_CP,i为第i个汇流通道横截面积等效为圆形汇流通道 面积后的圆形汇流通道的直径，D_CC,i为第i个冷却通道横截面积等效为圆形冷却通道面积 后的圆形冷却通道的直径，ζ_DP,i为第i个分流通道与第i-1个分流通道的局部压差系数，ζ_CP,i为第i个汇流通道与第i-1个汇流通道的局部压差系数，ζ_DP,0→CC,1为Z型风冷式电池热管理 ***进风口与第1个冷却通道间的局部压差系数，ζ_{DP,i-1→CC,i}为第i-1个分流通道与第i个冷 却通道间的局部压差系数，ζ_CC,i→CP,i为第i个冷却通道与第i个汇流通道间的局部压差系数， v_DP,i-1为第i-1个分流通道的风速，v_DP,0为Z型风冷式电池热管理***进风口的风速，v_CP,i为 第i个汇流通道的风速，v_DP,i为第i个分流通道的风速，v_CC,i为第i个冷却通道的风速。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，第i个分流通道与第i-1个分流通道 的局部压差系数ζ_DP,i表示为：

式中，p_DP,i为第i个分流通道与第i-1个分流通道的流量比值；

第i-1个分流通道与第i个冷却通道间的局部压差系数ζ_{DP,i-1→CC,i}表示为：

式中，p_{DP,i-1→CC,i}为第i-1个冷却通道与第i个分流通道流量的比值，ψ_{DP,i-1→CC,i}为第i-1 个分流通道与第i个冷却通道横截面积的比值，p_DP,0→CC,1为Z型风冷式电池热管理***进 风口与第1个分流通道流量的比值，ψ_DP,0→CC,1为Z型风冷式电池热管理***进风口与第1个冷却通道横截面积的比值；

第i个汇流通道与第i-1个汇流通道的局部压差系数ζ_CP,i表示为：

ζ_CP,i＝1-p² _CP,i 公式8，

式中，p_CP,i为第i个汇流通道与第i-1个汇流通道的流量比值；

第i个冷却通道与第i个汇流通道间的局部压差系数ζ_CC,i→CP,i表示为：

ζ_CC,i→CP,i＝p² _CC,i→CP,iψ² _CC,i→CP,i-2p² _CC,i→CP,i-1 公式9，

式中，p² _CC,i→CP,i为第i个冷却通道与第i个汇流通道流量的比值，ψ_CC,i→CP,i为第i个汇 流通道与第i个冷却通道横截面积的比值。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，第i个分流通道的无量纲摩擦常数 λ_DP,i、第i个汇流通道的无量纲摩擦常数λ_CP,i和第i个冷却通道的无量纲摩擦常数λ_CC,i均表 示为：

式中，R_e是局部雷诺数，R_e＝ρDU/μ，D为每个通道的直径，μ为空气的动力粘度， F为形状修正因子。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，根据公式11，得到相互连通的分流 通道与冷却通道内的空气流量守恒方程为：

v_DP,iA_DP,i＝v_DP,i+1A_DP,i+1+v_CC,i+1A_CC,i+1 公式11，

式中，Q₀＝v_DP,1A_DP,1，Q₀为进风口空气的流量，A_DP,i为第i个分流通道的截面积，A_DP,i+1为第i+1个分流通道的截面积，v_CC,i+1为第i+1个冷却通道的风速，v_DP,i+1为第i+1个 分流通道的风速，

根据公式12，得到相互连通的汇流通道与冷却通道内的空气流量守恒方程为：

v_CP,iA_CP,i＝v_CP,i_-1A_CP,i_-1+v_CC,iA_CC,i 公式12，

式中，A_CP,i为第i个汇流通道的截面积，A_CP,i-1为第i-1个汇流通道的截面积，A_CC,i为第i个冷却通道的截面积，A_CP,i-1为第i-1个冷却通道的截面积，v_CP,0＝0，A_CP,0＝0。

本实施方式中，考虑到冷却的空气是不可压缩的，所以在每个空气分流点和汇集点空 气的流量是守恒的。因此，可以得到公式11和公式12。

公式4～12提供了3×(N+1)个独立的方程。因此，当并行风冷式BTMS的形状固定后， 每部分空气的流速均可以通过流阻网络模型得到。局部压差系数ξ的大小取决于局部的几 何形状和流动状态。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，步骤三中，锂离子电池阵列的总长 度W_x表示为：

式中，N为锂离子电池的列数，l_x为每列锂离子电池中的每个锂离子电池单体的长，d_i为相邻的两列锂离子电池间的距离；

锂离子电池阵列的总长度的总宽度W_y表示为：

W_y＝M×l_y+(M+1)×d_y 公式14，

式中，M为每列锂离子电池中锂离子电池单体的数量，l_y为每个锂离子电池单体的宽， d_y为相邻的两列锂离子电池间的距离。

本实施方式中，设锂离子电池单体的长、宽和高分别为l_x、l_y、l_z，其电池横向排布的 数量为N，电池纵向排布的数量为M，电池组横向间距分别为d₁，d₂，…，d_i，…，d_N，d_N+1， 电池组纵向间距为d_y，则锂离子电池组的总长度W_x和总宽度W_y的表达式分别如公式13 和14所示。

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式七所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，步骤二中，每个分流通道的横截面 积获得过程为：

进风口导流板与Z型风冷式电池热管理***底面之间的角度θ₁表示为：

式中，w₁为进风口导流板的角度调整参数；

将公式15带入公式16中，得到分流通道的横截面积A_DP,i为：

每个汇流通道的横截面积获得过程为：

出风口导流板与Z型风冷式电池热管理***顶面之间的角度θ₂表示为：

式中，w₂为汇流通道角度调整参数；

汇流通道的横截面积A_CP,i表示为：

冷却通道的横截面积A_CC,i表示为：

A_CC,i＝W_y·d_i 公式19。

本实施方式中，进风口和出风口处均设置有一个导流板，进风口和出风口导流板的角 度分别为θ₁和θ₂，进风口和出风口导流板角度调整参数分别为w₁和w₂。

具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式八所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，将第i个分流通道横截面积A_DP,i等 效为圆形分流通道的面积，等效后的圆形分流通道的直径D_DP,i表示为：

将第i个汇流通道的横截面积A_CP,i等效为圆形分流通道的面积，等效后的圆形分流通道 的直径D_CP,i表示为：

将第i个冷却通道的横截面积A_CC,i等效为圆形分流通道的面积，等效后的圆形分流通 道的直径D_CC,i表示为：

具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式九所述的一种风冷式电池热管理*** 冷却通道风速计算方法作进一步说明，本实施方式中，根据每个冷却通道的横截面积和每 个分流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个分流通道的流量比值p_{DP,i-1→CC,i}：

第i个冷却通道与第i-1个分流通道流量的比值表示为：

式中，p_{DP,i-1→CC,i}为第i个冷却通道与第i-1个分流通道流量的比值；

根据每个冷却通道的横截面积和每个汇流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个汇 流通道的流量比值p_CC,i→CP,i：

式中，p_CC,i→CP,i为第i个冷却通道与第i个汇流通道流量的比值；

第i个分流通道与第i-1个分流通道的流量比值p_DP,i表示为：

式中，当i＝1时，A_DP,0表示进风口的横截面积。

第i个汇流通道与第i-1个汇流通道的流量比值p_CP,i表示为：

实验验证：

本申请从有限元仿真和实验两个角度对采用流阻网络模型计算风冷式锂离子电池热管 理***冷却通道风速的有效性和可靠性进行验证。

本申请采用由8×3方形铝壳动力锂离子电池单体组成的电池组构成的风冷式BTMS结 构装置，具体参数如表1所示。

表1风冷式BTMS结构装置参数

方形铝壳三元(材料为镍，钴，锰)锂离子电池单体的相关参数如表3-2所示。

表2电池基本参数

风冷式电池热管理***的流动域空气材料属性如表3所示。

表3空气材料属性

用仿真软件验证流阻网络模型的准确性：

本节通过在COMSOL Multiphysics仿真软件中建立风冷式锂离子电池热管理***的仿 真模型以验证所建立的流阻网络模型的准确性与可靠性。

利用COMSOL Multiphysics仿真软件建立的电池组几何模型，其中忽略了电池单体极 柱和焊接座对有限元仿真计算结果的影响。

考虑本申请所建立的风冷式锂离子电池热管理***的流体部分相对复杂，因此采用结 构化网格划分方式，使用自由四面体网格单元，选用细化的网格单元大小。电池单体部分 采用自由三角形网格与扫掠结合的方式，选用常规的网格单元大小。对锂离子电池组以及 流体部分的网格剖分。

在风冷式BTMS装置具有导流板，且进风口和出风口导流板角度调整参数w₁和w₂均为10mm，各锂离子电池单体排布间距为20mm的情况下进行对比，进风口风速v_in分别为 3m/s和5m/s的流阻网络模型与有限元仿真软件对冷却通道内风速的计算，对比图如图4 所示。

COMSOL Multiphysics仿真与流阻网络模型的误差曲线如图5所示。

从图中可以看出，在误差允许的范围内，流阻网络模型对冷却通道内风速的计算是较 为准确的。

用实验装置验证流阻网络模型的准确性：

最后从实验的角度验证流阻网络模型的准确性。用Z型风冷式电池热管理***、进风 装置、风速测试仪、单相风机调速器和冷却通道风速测试圆孔组成的实验装置验证流阻网 络模型的准确性。

风冷式BTMS为Z型槽，电池组采用8×3的排布方式，且为8串3并，布线时尽量贴 近壁面以减少其对风冷式BTMS冷却通道风速分布的影响。进风口的冷却空气由风扇提供， 且由单相风速调节器控制风扇的速度，冷却通道的风速由热敏式风速测试仪获得。

在风冷式BTMS装置具有导流板，且进风口和出风口导流板角度调整参数w₁和w₂均为10mm，各锂离子电池单体排布间距为20mm的情况下，进风口风速v_in分别为3m/s和 5m/s的实验与流阻网络模型对冷却通道内风速的获取结果，对比图如图6所示。

第二组实验验证与流阻网络模型的误差曲线如图7所示。从图中可以看出，流阻网络 模型对冷却通道内风速的计算是较为准确的。

本申请通过建立流阻网络模型实现了对风冷式电池热管理***冷却通道内风速的快速 计算。根据风冷式BTMS的装置结构建立了其有限元仿真的流体模型并进行了仿真分析， 单次有限元仿真软件计算时间在3h以上，而单次流阻网络模型计算时间在1s以内，说明 了相较于传统的有限元仿真分析方法，在保证计算精度的前提下，流阻网络模型对风冷式 BTMS冷却通道内风速计算的快速性。最后搭建了实验装置平台，验证了基于流阻网络模 型的风冷式BTMS冷却流道风速计算方法具有较强的可行性和准确度。

Claims (10)

1.一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、在Z型风冷式电池热管理***内部锂离子电池阵列的顶部和底部分别设置一个出风口导流板和进风口导流板，出风口导流板与Z型风冷式电池热管理***顶面之间的夹角为θ₂，进风口导流板与Z型风冷式电池热管理***底面之间的夹角为θ₁，使得每列锂离子电池的顶部与出风口导流板之间形成一个汇流通道、每列锂离子电池的底部与进风口导流板之间形成一个分流通道，每列锂离子电池的两侧为两个冷却通道；

步骤二、将每列锂离子电池顶部的汇流通道、底部的分流通道和两侧冷却通道内的气体压强求和获得压强和，利用空气流量守恒方程得到流阻网络模型，所述空气流量守恒方程包括相互连通的分流通道与冷却通道内的空气流量守恒方程和相互连通的汇流通道与冷却通道内的空气流量守恒方程；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、θ₂、相邻的两列锂离子电池间的距离，得到每个分流通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个分流通道的直径和相邻两个分流通道的流量比值；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、相邻的两列锂离子电池间的距离和θ₁，得到每个汇流通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个汇流通道的直径和相邻两个汇流通道的流量比值；

根据锂离子电池阵列的总长度和总宽度、相邻的两列锂离子电池间的距离，得到每个冷却通道的横截面积；根据该横截面积，得到每个冷却通道的直径；

根据每个冷却通道的横截面积和每个分流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个分流通道的流量比值；

根据每个冷却通道的横截面积和每个汇流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个汇流通道的流量比值；

步骤三、根据流阻网络模型、每个分流通道的直径、相邻两个分流通道的流量比值、每个汇流通道的直径、相邻两个汇流通道的流量比值、每个冷却通道的直径、每个冷却通道与每个分流通道的流量比值、每个冷却通道与每个汇流通道的流量比值，得到每个冷却通道的风速。

2.根据权利要求1所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，步骤二中，得到压强和的具体过程为：

根据伯努利方程，得到第i个分流通道的压强P_DP,i和第i个汇流通道的压强P_CP,i分别为：

式中，P_DP,1为第1个分流通道的压强，ρ_air为空气密度，v_DP,i为第i个分流通道的风速，i＝1至n，n为锂离子电池的列数，ΔP_loss,DP,k为第k个分流通道的总压强差，P_CP,1P_CP,i为第1个汇流通道的压强，v_CP,i为第i个汇流通道的风速，v_CP,1为第1个汇流通道的风速，ΔP_loss,CP,k为第k个汇流通道的总压强差；

风从第i-1个分流通道依次流向第i个冷却通道和第i个汇流通道，第i-1个分流通道、第i个冷却通道和第i个汇流通道的压强关系为：

式中，ΔP_loss,CC,i为第i个冷却通道的总压强差，v_DP,i-1为第i-1个分流通道的风速，v_DP,0为Z型风冷式电池热管理***进风口的风速；

根据公式1至公式3，得到每列锂离子电池顶部汇流通道、底部分流通道和两侧冷却通道内的气体压强构成的压强和：

ΔP_loss,DP,i+ΔP_loss,CC,i+1-ΔP_loss,CP,i-ΔP_loss,CC,i＝0 公式4，

式中，ΔP_loss,DP,i为第i个分流通道的总压强差，ΔP_loss,CC_,i+1为第i+1个冷却通道的总压强差，ΔP_loss,CP,i为第i个汇流通道的总压强差。

3.根据权利要求2所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，第i个分流通道的总压强差ΔP_loss,DP,i、第i个冷却通道的总压强差ΔP_loss,CC,i和第i个汇流通道的总压强差ΔP_loss,CP,i均由相应通道的局部压差ΔP_local和沿程压差ΔP_friction组成，公式表示为：

ΔP_loss＝ΔP_local+ΔP_friction 公式5，

式中，

λ_DP,i为第i个分流通道的无量纲摩擦常数，λ_CP,i为第i个汇流通道的无量纲摩擦常数，λ_CC,i为第i个冷却通道的无量纲摩擦常数，l_DP,i为第i个分流通道的长度，l_CP,i第i个汇流通道的长度，l_CC,i为第i个冷却通道的长度，D_DP,i为第i个分流通道横截面积等效为圆形分流通道面积后的圆形分流通道的直径，D_CP,i为第i个汇流通道横截面积等效为圆形汇流通道面积后的圆形汇流通道的直径，D_CC,i为第i个冷却通道横截面积等效为圆形冷却通道面积后的圆形冷却通道的直径，ζ_DP,i为第i个分流通道与第i-1个分流通道的局部压差系数，ζ_CP,i为第i个汇流通道与第i-1个汇流通道的局部压差系数，ζ_DP,0→CC,1为Z型风冷式电池热管理***进风口与第1个冷却通道间的局部压差系数，ζ_{DP,i-1→CC,i}为第i-1个分流通道与第i个冷却通道间的局部压差系数，ζ_CC,i→CP,i为第i个冷却通道与第i个汇流通道间的局部压差系数，v_DP,i-1为第i-1个分流通道的风速，v_DP,0为Z型风冷式电池热管理***进风口的风速，v_CP,i为第i个汇流通道的风速，v_DP,i为第i个分流通道的风速，v_CC,i为第i个冷却通道的风速。

4.根据权利要求3所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，第i个分流通道与第i-1个分流通道的局部压差系数ζ_DP,i表示为：

式中，p_DP,i为第i个分流通道与第i-1个分流通道的流量比值；

第i-1个分流通道与第i个冷却通道间的局部压差系数ζ_{DP,i-1→CC,i}表示为：

式中，p_{DP,i-1→CC,i}为第i-1个冷却通道与第i个分流通道流量的比值，ψ_{DP,i-1→CC,i}为第i-1个分流通道与第i个冷却通道横截面积的比值，p_DP,0→CC,1为Z型风冷式电池热管理***进风口与第1个分流通道流量的比值，ψ_DP,0→CC,1为Z型风冷式电池热管理***进风口与第1个冷却通道横截面积的比值；

第i个汇流通道与第i-1个汇流通道的局部压差系数ζ_CP,i表示为：

ζ_CP,i＝1-p² _CP,i 公式8，

式中，p_CP,i为第i个汇流通道与第i-1个汇流通道的流量比值；

第i个冷却通道与第i个汇流通道间的局部压差系数ζ_CC,i→CP,i表示为：

ζ_CC,i→CP,i＝p² _CC,i→CP,iψ² _CC,i→CP,i-2p² _CC,i→CP,i-1 公式9，

式中，p² _CC,i→CP,i为第i个冷却通道与第i个汇流通道流量的比值，ψ_CC,i→CP,i为第i个汇流通道与第i个冷却通道横截面积的比值。

5.根据权利要求3所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，第i个分流通道的无量纲摩擦常数λ_DP,i、第i个汇流通道的无量纲摩擦常数λ_CP,i和第i个冷却通道的无量纲摩擦常数λ_CC,i均表示为：

式中，R_e是局部雷诺数，R_e＝ρDU/μ，D为每个通道的直径，μ为空气的动力粘度，F为形状修正因子。

6.根据权利要求3所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，根据公式11，得到相互连通的分流通道与冷却通道内的空气流量守恒方程为：

v_DP,iA_DP,i＝v_DP,i+1A_DP,i+1+v_CC,i+1A_CC,i+1 公式11，

式中，Q₀＝v_DP,1A_DP,1，Q₀为进风口空气的流量，A_DP,i为第i个分流通道的截面积，A_DP,i+1为第i+1个分流通道的截面积，v_CC,i+1为第i+1个冷却通道的风速，v_DP,i+1为第i+1个分流通道的风速，

根据公式12，得到相互连通的汇流通道与冷却通道内的空气流量守恒方程为：

v_CP,iA_CP,i＝v_CP,i-1A_CP,i-1+v_CC,iA_CC,i 公式12，

式中，A_CP,i为第i个汇流通道的截面积，A_CP,i-1为第i-1个汇流通道的截面积，A_CC,i为第i个冷却通道的截面积，A_CP,i-1为第i-1个冷却通道的截面积，v_CP,0＝0，A_CP,0＝0。

7.根据权利要求1所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，步骤三中，锂离子电池阵列的总长度W_x表示为：

式中，N为锂离子电池的列数，l_x为每列锂离子电池中的每个锂离子电池单体的长，d_i为相邻的两列锂离子电池间的距离；

锂离子电池阵列的总长度的总宽度W_y表示为：

W_y＝M×l_y+(M+1)×d_y 公式14，

式中，M为每列锂离子电池中锂离子电池单体的数量，l_y为每个锂离子电池单体的宽，d_y为相邻的两列锂离子电池间的距离。

8.根据权利要求7所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，步骤二中，每个分流通道的横截面积获得过程为：

进风口导流板与Z型风冷式电池热管理***底面之间的角度θ₁表示为：

式中，w₁为进风口导流板的角度调整参数；

将公式15带入公式16中，得到分流通道的横截面积A_DP,i为：

每个汇流通道的横截面积获得过程为：

出风口导流板与Z型风冷式电池热管理***顶面之间的角度θ₂表示为：

式中，w₂为汇流通道角度调整参数；

汇流通道的横截面积A_CP,i表示为：

冷却通道的横截面积A_CC,i表示为：

A_CC,i＝W_y·d_i 公式19。

9.根据权利要求8所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，将第i个分流通道横截面积A_DP,i等效为圆形分流通道的面积，等效后的圆形分流通道的直径D_DP,i表示为：

将第i个汇流通道的横截面积A_CP,i等效为圆形分流通道的面积，等效后的圆形分流通道的直径D_CP,i表示为：

将第i个冷却通道的横截面积A_CC,i等效为圆形分流通道的面积，等效后的圆形分流通道的直径D_CC,i表示为：

10.根据权利要求9所述一种风冷式电池热管理***冷却通道风速获得方法，其特征在于，根据每个冷却通道的横截面积和每个分流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个分流通道的流量比值p_{DP,i-1→CC,i}：

第i个冷却通道与第i-1个分流通道流量的比值表示为：

式中，p_{DP,i-1→CC,i}为第i个冷却通道与第i-1个分流通道流量的比值；

根据每个冷却通道的横截面积和每个汇流通道的横截面积得到每个冷却通道与每个汇流通道的流量比值p_CC,i→CP,i：

式中，p_CC,i→CP,i为第i个冷却通道与第i个汇流通道流量的比值；

第i个分流通道与第i-1个分流通道的流量比值p_DP,i表示为：

式中，当i＝1时，A_DP,0表示进风口的横截面积。

第i个汇流通道与第i-1个汇流通道的流量比值p_CP,i表示为：

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