[发明专利]一种基于能流分析的电池模组结构设计方法

说明书

本发明涉及一种基于能流分析的电池模组结构设计方法，包括以下步骤：获取约束条件和预设置的电池模组热蔓延时间T，构建电池模组模型；在仿真软件中对电池模组模型进行热蔓延仿真分析，如果热蔓延时间t大于预设置的电池模组热蔓延时间T，则得到了最优电池模组模型，否则，进行能流分析，增加单体电池的热量流动路径，减少相邻单体电池之间的热传递，再次进行热蔓延仿真分析。与现有技术相比，本发明通过改变单体电池的排列方式来找到满足约束条件且热蔓延时间较长的电池模组模型，兼顾了电池模组的体积约束和热蔓延时间要求，得到的电池模组模型能够为消防措施争取足够多的时间，降低了灾难事故发生的可能性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种基于能流分析的电池模组结构设计方法。

背景技术

随着新能源汽车行业的高速发展，电动汽车的数量在不断增长。电池包作为电动汽车的重要组成部分，其安全性问题必须被考虑，电池包一般包括多个电池模组，一个电池模组由多个单体电池组成。当某个单体电池受到外力挤压和刺穿、外部热源加热、电池内外部短路等情况时，单体电池内部会发生不可控的连锁产热化学反应，这称之为电池的热失控反应。在电池模组或电池包内，若因一个单体电池发生热失控反应而导致其他单体电池相继发生热失控反应，这称之为电池的热失控蔓延。单体电池热失控所释放的能量有限，但若单体电池之间发生热失控蔓延从而导致电池模组，甚至电池包的热失控，大量电池热失控所释放的能量累积起来就十分巨大了，有可能造成汽车的燃烧，甚至爆炸，危害性极大。由于单体电池的热失控无法避免，因此如何防止单体电池热失控在整个电池模组或电池包中的蔓延成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于能流分析的电池模组结构设计方法，建立电池模组模型并对其进行热蔓延仿真分析和能流分析，通过改变单体电池的排列方式来增加单体电池的热量流动路径，以找到满足约束条件且热蔓延时间较长的电池模组模型，兼顾了电池模组的体积约束和热蔓延时间要求，得到的电池模组模型能够为消防措施争取足够多的时间，提高了电池模组的安全性，降低了灾难事故发生的可能性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于能流分析的电池模组结构设计方法，包括以下步骤：

S1：获取约束条件和预设置的电池模组热蔓延时间T，所述约束条件包括电池模组体积V和电池模组功率P，基于约束条件构建得到电池模组模型；

S2：在仿真软件中对电池模组模型进行热蔓延仿真分析，记录热蔓延时间t，如果电池模组模型的热蔓延时间t大于预设置的电池模组热蔓延时间T，则执行步骤S4，否则，执行步骤S3；

S3：对电池模组模型进行能流分析，计算热失控的单体电池向相邻单体电池所传递的热流量，在满足约束条件的前提下改变电池模组模型中单体电池的排列方式以增加单体电池的热量流动路径和减小相邻单体电池之间的热传递，执行步骤S2；

S4：将当前得到的电池模组模型作为最优电池模组模型，获取最优电池模组模型的结构和热蔓延时间T0；

S5：基于最优电池模组模型的结构和热蔓延时间T0确定消防系统，得到电池模组结构。

进一步的，步骤S1中，基于约束条件构建得到电池模组模型具体为：基于电池模组功率P确定单体电池的数量，基于电池模组体积V和单体电池的数量建立电池模组模型的几何模型，在几何模型上添加模型参数，得到电池模组模型。

进一步的，所述热蔓延时间为一个单体电池开始发生热失控至相邻单体电池开始发生热失控的时间长度。

进一步的，步骤S2中，如果电池模组模型没有发生热蔓延，则认为热蔓延时间t大于预设置的电池模组热蔓延时间T。