[发明专利]车载锂离子动力电池包热管理系统多目标优化设计方法

说明书

本发明涉及一种车载锂离子动力电池包热管理系统多目标优化设计方法，包括以下步骤：步骤S1、确定电池包热管理系统的设计参数；步骤S2、根据实际车载工况获取各设计参数的初始取值及实际取值范围；步骤S3、对各设计参数所构成值域空间进行代表性样本抽取，得到多个初步设计方案；步骤S4、定义优化目标；步骤S5、获取设计参数与优化目标参数的数学模型；步骤S6、根据设计参数、优化目标和设计参数与优化目标参数的数学模型构建优化设计数学模型，并基于仿真与数值计算获取样本各初步设计方案的优化目标参数值；步骤S7、基于各优化目标间权衡，筛选得到最优设计方案。与现有技术相比，本发明具有研发周期短、设计效果好、研发成本低等优点。

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池热管理技术领域，尤其是涉及一种车载锂离子动力电池包热管理系统多目标优化设计方法。

背景技术

锂离子动力电池凭借能量密度高等特点在电子产品、纯电动及混合动力汽车中得到了广泛的应用。然而，随着市场需求对续航里程、充电速度等方面的要求不断提升，快速充电等大倍率工况的应用场景占比越来越高。而大电流工况下的锂离子动力电池会迅速产热，同时电池包内电池单体乃至电池模组间的温度不一致性也会越发明显。为将锂离子动力电池包温度、温差控制在适宜的工作温度范围，车载电池热管理系统的设计也显得愈发重要，而简单地提升冷却剂流量/速度并不能有效缓解过热及温度分布不均等问题，还会给热管理系统功耗、质量、体积等方面增加不必要的成本，因此，对搭载热管理系统的锂离子动力电池包进行优化设计就显得尤为重要。

目前，基于热管理系统的电池包优化设计方法主要有两种，一是针对电池包单体排布方式的设计，二是电池包热管理系统流道、风口等结构选型对比的设计与选优。

对于控温效果的改善，目前已提出的方法大多通过调节流速/流量，而研究结果表明当流速/流量增大到一定程度时控温效果便已达到峰值，继续增大流速/流量并不能进一步提升控温效果。

事实上，通过调整电池包内单体排布所能实现的热管理效果优化程度十分有限；而仅通过增大各电池单体间距改善降温效果也会造成电池包体积增大、能量密度降低，不利于未来纯电动汽车长续航里程的市场需求。

考虑单一设计参量、目标参量的优化设计能在该目标维度实现热管理效果的改善，但不利于电池包的整体性能优化，甚至会对存在相反关系的目标参量带来进一步的恶化。因此，如何综合考虑搭载热管理系统的锂离子动力电池包的整体性能和经济性的多目标优化设计成为本领域亟待解决的技术问题。

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车载锂离子动力电池包热管理系统多目标优化设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种车载锂离子动力电池包热管理系统多目标优化设计方法，用以获得最优的车载锂离子动力电池包热管理系统设计方案，包括以下步骤：

步骤S1、确定电池包热管理系统的设计参数；

步骤S2、根据实际车载工况获取各设计参数的初始取值及实际取值范围；

步骤S3、对各设计参数所构成值域空间进行代表性样本抽取，得到多个初步设计方案；

步骤S4、定义车载锂离子动力电池包热管理系统设计的优化目标；

步骤S5、获取设计参数与优化目标参数的数学模型；

步骤S6、根据设计参数、优化目标和设计参数与优化目标参数的数学模型构建优化设计数学模型，并基于仿真与数值计算获取样本各初步设计方案的优化目标参数值；

步骤S7、基于各优化目标间权衡，筛选得到最优设计方案；

步骤S8、实验验证所选最优设计方案数值计算与实验测量值间误差是否在设定的容许范围内，若是，则所选设计方案有效，若误差过大，则返回步骤S3。