[发明专利]动力电池温度控制系统的设计方法及相应的控制系统

权利要求书

1.一种动力电池温度控制系统的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)根据动力电池箱体的安装布置结构，以及动力电池箱体内部电池模组的布置方式，构建动力电池箱体热仿真计算的几何模型；

其中，动力电池箱体热仿真计算的几何模型包括多个电池单体、冷却板、导热板和加热装置，冷却板设置在相邻的电池单体之间，导热板连接在冷却板的下部，并与加热装置连接在一起；

(2)在有限元软件环境下建立动力电池箱体的热仿真计算模型，方式是利用其他三维CAD软件建立步骤(1)描述的动力电池箱体热仿真计算的几何模型并导入到有限元软件，或者直接利用有限元软件的几何建模功能建立步骤(1)描述的动力电池箱体热仿真计算的几何模型；针对此动力电池箱体热仿真计算的几何模型，将动力电池的参数和材料，以及初始设置的动力电池连接方式代入动力电池箱体热仿真计算的几何模型，将动力电池箱体的不同工作模式下的循环工况作为输入，得到动力电池箱体的热仿真计算模型；

(3)由动力电池箱体的热仿真计算模型，计算不同工况下动力电池的发热量，分析得到动力电池模组之间温度分布的不一致性情况和动力电池表面流量不均匀性；

(4)根据上一步分析得到的不同工况下动力电池模组之间温度分布的不一致性情况和动力电池表面流量不均匀性，以提高动力电池模组不同工作模式下的温度一致性为目标，优化设计电池模组的结构设计和流场设计，即优化设计动力电池箱体热仿真计算的几何模型；

(5)根据上一步优化设计过的动力电池箱体热仿真计算的几何模型，确定动力电池温度控制方式和保护方法；

(6)将上一步确定的动力电池温度控制方式和保护方法，增加到步骤(2)动力电池箱的热仿真计算模型，即增加满足电池低温加热需求的电池加热器的加热功率参数，再次进行分析计算，得到不同工况下动力电池的发热量，分析得到动力电池模组之间温度分布的不一致性情况和动力电池表面流量不均匀性；

(7)判断上一步的结果是否满足动力电池箱的温度控制要求，若满足则完成系统设计，若不满足则转入步骤(4)。

2.根据权利要求1所述的动力电池温度控制系统的设计方法，其特征在于，所述动力电池的发热量计算公式为：其中V_w为高温冷却和低温加热情况下的冷却液的循环量；Q_W为需要冷却液带走的热量；Δt_w为冷却液在冷却系统中循环时的容许温升，当冷却系统为强制循环冷却系统时，Δt_w＝6～12℃；γ_w为冷却液的比重；C_w为冷却液的比热。

3.根据权利要求2所述的动力电池温度控制系统的设计方法，其特征在于，所述冷却液用空气代替。

4.根据权利要求3所述的动力电池温度控制系统的设计方法，其特征在于，所述空气的需要量Va计算公式为：其中Q_a为散热器的空气散热量，Δt_a为空气进入散热器以前与通过散热器以后的温度差，γ_a为空气的重度；c_p为空气定压比热。

5.根据权利要求4所述的动力电池温度控制系统的设计方法，其特征在于，所述散热器平均换热温差的计算方法为：

其中，Δt_max和Δt_min分别代表按照逆流布置时的冷热流体的温差的最大值和最小值，ψ是小于1的修正系数。

6.根据权利要求1-5任一项所述的动力电池温度控制系统的设计方法设计的动力电池温度控制系统，其特征在于，包括用于提供加热电源的充电机、充电继电器、电池的充电电路、加热继电器、加热装置、冷却板、导热板和加热电路；冷却板设置在相邻的电池单体之间，导热板连接在冷却板的下部，并与加热装置连接在一起；所述加热继电器控制所述加热电路的通断；所述充电继电器控制所述充电电路的通断，充电状态时断开所述加热电路，加热状态时断开所述充电电路。