本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，涉及一種模擬新能源車(chē)仿真工況的方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種電池包模擬仿真工況熱分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益加劇，在應(yīng)對(duì)潛在的能源短缺以及逐漸嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，為了節(jié)能減排，減少排放對(duì)環(huán)境的污染，發(fā)展以電動(dòng)車(chē)等新能源車(chē)已經(jīng)作為國(guó)家戰(zhàn)略在推行。目前制約電動(dòng)汽車(chē)普及和推廣的主要關(guān)鍵因素是電池。電池是一個(gè)電、化學(xué)和熱力學(xué)集成的系統(tǒng)，是一個(gè)多輸入、多輸出的非線(xiàn)性變化的系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)特性非常復(fù)雜。目前的技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)中，又分為純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)，受使用工況、電池容量以及工作模式的影響，對(duì)電池的溫度、功率以及容量特性提出不同的設(shè)計(jì)要求。因此，需要在開(kāi)發(fā)與整車(chē)相適宜的電池系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)前期的測(cè)試工具和方法的選擇非常關(guān)鍵。

目前電池包在充放電過(guò)程中，產(chǎn)生溫度和溫升趨勢(shì)數(shù)據(jù)的采集，主要通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：

1.電池包放置在常溫常濕區(qū)域。

2.在電池包內(nèi)部需要測(cè)量溫度的位置安裝熱電偶探頭。

3.熱電偶探頭連接分析儀器，分析儀器連接電腦測(cè)試軟件。

4.對(duì)電池包進(jìn)行充放電。

5.通過(guò)熱電偶采集溫度和溫升趨勢(shì)數(shù)據(jù)。

6.通過(guò)采集上來(lái)的溫度和溫升趨勢(shì)數(shù)據(jù)，分析熱管理方案是否滿(mǎn)足要求，是否需要改進(jìn)。

現(xiàn)有技術(shù)中已有熱分析系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：

1．電池包的冷卻系統(tǒng)是靜態(tài)放置的，無(wú)論溫度多高，也不會(huì)觸發(fā)bms通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)溫度，無(wú)法驗(yàn)證冷卻系統(tǒng)的作用。

2．電池包放置在常溫常濕下，進(jìn)行充放電，所產(chǎn)生的熱量及損失的熱量與實(shí)際工況差異很大，實(shí)際情況電池包在車(chē)體內(nèi)，外界溫差可能會(huì)達(dá)到50攝氏度，濕度差別可能會(huì)達(dá)到80%rh，電池包熱量形成和熱量損失差異很大。該系統(tǒng)無(wú)法驗(yàn)證電池包在不同溫度和不同濕度下，溫度和溫升差異性。

3．無(wú)法驗(yàn)證各種因素和條件相互組合，對(duì)溫度和溫升的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電池包模擬仿真工況熱分析方法，包括：

步驟一、被動(dòng)分析，在電池包熱管理設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)前期，無(wú)法確定電池包相關(guān)熱管理參數(shù)時(shí)進(jìn)行；

步驟二、主動(dòng)分析，電池包熱管理設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中期，已經(jīng)通過(guò)被動(dòng)分析確定了比較準(zhǔn)確的熱管理參數(shù)，電池包結(jié)構(gòu)和熱管理結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)被動(dòng)分析，已經(jīng)做了初步優(yōu)化；

所述被動(dòng)分析包括：

步驟1.1、通過(guò)理論計(jì)算、電腦熱模擬、歷史經(jīng)驗(yàn)的方式初步確定熱交換量相關(guān)參數(shù)值；

步驟1.2、當(dāng)溫度探頭檢測(cè)到電池包內(nèi)部溫度高于或低于電芯正常工作溫度時(shí)，工作平臺(tái)觸發(fā)相關(guān)設(shè)備/設(shè)施按照初步確定的參數(shù)實(shí)施熱循環(huán)和熱交換；

步驟1.3、檢測(cè)電池包包體內(nèi)部溫度、溫升和溫差數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整電池包結(jié)構(gòu)和熱管理結(jié)構(gòu)；

所述主動(dòng)分析包括：

步驟2.1、通過(guò)電池包bms控制策略中關(guān)于熱管理控制模塊主動(dòng)對(duì)電池包溫度進(jìn)行監(jiān)控、觸發(fā)熱循環(huán)和熱交換系統(tǒng)、停止熱循環(huán)和熱交換系統(tǒng)；

步驟2.2、確認(rèn)電池包bms軟、硬件的功能、性能和可靠性。

優(yōu)選的，上述熱交換量相關(guān)參數(shù)值包括水泵轉(zhuǎn)速、空調(diào)系統(tǒng)制冷溫度、ptc系統(tǒng)加熱溫度、電池包體外部工作環(huán)境溫度和濕度、電池包體外部風(fēng)速以及吹風(fēng)角度。

優(yōu)選的，上述方法對(duì)管道進(jìn)出水口的溫度、流速，電池包體外部工作環(huán)境溫度、濕度，電池包體內(nèi)部溫度均可做到在線(xiàn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

本發(fā)明同時(shí)提供了一種實(shí)現(xiàn)如上所述的電池包模擬仿真工況熱分析方法的系統(tǒng)，主要包括電池包、水箱、水泵、空調(diào)系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、、ptc系統(tǒng)以及多個(gè)傳感器，所述電池包和水箱、水泵之間用液體管道連接，水泵和電池包之間的液體管道設(shè)置有熱交換系統(tǒng)，熱交換系統(tǒng)分別與空調(diào)系統(tǒng)和ptc系統(tǒng)連接，所述電池包的兩端管道連接口處設(shè)置有多個(gè)傳感器，所述傳感器包括管道進(jìn)水口流量傳感器、流速傳感器、溫度檢測(cè)傳感器。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)還包括電池包充放電設(shè)備，與電池包連接。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)還包括加、減濕設(shè)備，用于模擬包體工作環(huán)境。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)還包括參數(shù)設(shè)置、溫度數(shù)據(jù)采集和分析工作平臺(tái)，與所述ptc系統(tǒng)連接。

本發(fā)明模擬電池包裝在新能源汽車(chē)上，汽車(chē)在充放電、實(shí)際運(yùn)行、水冷降溫、外界溫度、外界風(fēng)速等多種因素或條件作用下，模擬測(cè)試出電池包各個(gè)位置所產(chǎn)生的溫度水平和變化趨勢(shì)。該模擬仿真系統(tǒng)重要部件，如水泵、水箱、風(fēng)扇、電池包工作環(huán)境等，均采用與乘用車(chē)一致的部件或環(huán)境來(lái)搭建。對(duì)于電池包熱管理設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)意義。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的電池包模擬仿真工況熱分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供的電池包模擬仿真工況熱分析系統(tǒng)的主要原理是：電池包在設(shè)定的溫濕度工作環(huán)境下，按設(shè)定參數(shù)充放電，通過(guò)水泵帶動(dòng)液體流動(dòng)，液體通過(guò)管道流入熱交換系統(tǒng)制冷或發(fā)熱，熱交換后的液體經(jīng)過(guò)管道流入電池包體內(nèi)跟電池包體進(jìn)行熱量交換，和電池包體熱量交換完的液體通過(guò)管道再次流入熱交換系統(tǒng)制冷或發(fā)熱。在整個(gè)熱循環(huán)過(guò)程中，對(duì)電池包內(nèi)部主要位置進(jìn)行溫度監(jiān)控，測(cè)得數(shù)據(jù)來(lái)分析電池包的溫度、溫升和溫差，進(jìn)而改進(jìn)電池包結(jié)構(gòu)和熱管理結(jié)構(gòu)。

在分析過(guò)程中，本分析系統(tǒng)可以對(duì)熱循環(huán)相關(guān)設(shè)備/設(shè)施進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，如：水泵轉(zhuǎn)速、空調(diào)系統(tǒng)制冷溫度、ptc（positivetemperaturecoefficient熱敏電阻）系統(tǒng)加熱溫度、電池包體外部工作環(huán)境溫度和濕度、電池包體外部風(fēng)速以及吹風(fēng)角度等。對(duì)管道進(jìn)出水口的溫度、流速，電池包體外部工作環(huán)境溫度、濕度，電池包體內(nèi)部溫度均可做到在線(xiàn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

如圖1所示，本實(shí)施例提供的分析系統(tǒng)中的主要設(shè)備/設(shè)施，包括電池包、水箱、水泵、空調(diào)系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、、ptc系統(tǒng)以及多個(gè)傳感器，電池包和水箱、水泵之間用液體管道連接，水泵和電池包之間的液體管道設(shè)置有熱交換系統(tǒng)，熱交換系統(tǒng)分別與空調(diào)系統(tǒng)和ptc系統(tǒng)連接，電池包的兩端管道連接口處設(shè)置有多個(gè)傳感器，傳感器包括管道進(jìn)水口流量傳感器、流速傳感器、溫度檢測(cè)傳感器。此外，還包括電池包充放電設(shè)備，與電池包連接。加、減濕設(shè)備，用于模擬包體工作環(huán)境。參數(shù)設(shè)置、溫度數(shù)據(jù)采集和分析工作平臺(tái)，與ptc系統(tǒng)連接。如：水箱、水泵、ptc系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、水管等，均按照可更換原則設(shè)計(jì)，在實(shí)際模擬仿真熱分析時(shí)，可根據(jù)對(duì)應(yīng)車(chē)型進(jìn)行設(shè)備/設(shè)施匹配，達(dá)到最大限度接近實(shí)際工況，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

本實(shí)施例提供的分析方法分為主動(dòng)分析和被動(dòng)分析。

被動(dòng)分析是電池包熱管理設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)前期，無(wú)法確定電池包相關(guān)熱管理參數(shù)時(shí)，通過(guò)理論計(jì)算、電腦熱模擬、歷史經(jīng)驗(yàn)等方式初步確定熱交換量相關(guān)參數(shù)值，如水泵轉(zhuǎn)速、空調(diào)系統(tǒng)制冷溫度、ptc系統(tǒng)加熱溫度、電池包體外部工作環(huán)境溫度和濕度、電池包體外部風(fēng)速以及吹風(fēng)角度等參數(shù)。當(dāng)溫度探頭檢測(cè)到電池包內(nèi)部溫度高于或低于電芯正常工作溫度時(shí)，工作平臺(tái)觸發(fā)相關(guān)設(shè)備/設(shè)施按照初步確定的參數(shù)實(shí)施熱循環(huán)和熱交換，進(jìn)而檢測(cè)包體內(nèi)部溫度、溫升和溫差數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整電池包結(jié)構(gòu)和熱管理結(jié)構(gòu)。

主動(dòng)分析是電池包熱管理設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中期，已經(jīng)通過(guò)被動(dòng)分析確定了比較準(zhǔn)確的熱管理參數(shù)，電池包結(jié)構(gòu)和熱管理結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)被動(dòng)分析，已經(jīng)做了初步優(yōu)化，通過(guò)電池包bms（電池管理系統(tǒng)）控制策略中關(guān)于熱管理控制模塊主動(dòng)對(duì)電池包溫度進(jìn)行監(jiān)控、觸發(fā)熱循環(huán)和熱交換系統(tǒng)、停止熱循環(huán)和熱交換系統(tǒng)。最終確認(rèn)電池包bms軟、硬件的功能、性能和可靠性。

本發(fā)明模擬電池包裝在新能源汽車(chē)上，汽車(chē)在充放電、實(shí)際運(yùn)行、水冷降溫、外界溫度、外界風(fēng)速等多種因素或條件作用下，模擬測(cè)試出電池包各個(gè)位置所產(chǎn)生的溫度水平和變化趨勢(shì)。該模擬仿真系統(tǒng)重要部件，如水泵、水箱、風(fēng)扇、電池包工作環(huán)境等，均采用與乘用車(chē)一致的部件或環(huán)境來(lái)搭建。對(duì)于電池包熱管理設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)意義。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。