本技術(shù)涉及動力電池領(lǐng)域，更具體地說，涉及的一種電池直冷性能分析方法、裝置和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、動力電池作為電動汽車核心部件，為保證其最佳性能、壽命以及安全性，需要設(shè)置合適的工作溫度區(qū)間并使動力電池保持在合理的溫度范圍內(nèi)，因此電池包必須具有科學(xué)和高效的熱管理系統(tǒng)。隨著電動汽車續(xù)航里程的提升，動力電池的能量密度的增大，快充、快放技術(shù)的發(fā)展使其在充放電過程中產(chǎn)熱量驟增，若產(chǎn)熱量缺乏高效地方式散出，會導(dǎo)致電池的效率、壽命等降低，嚴重時甚至?xí)l(fā)生熱失控。

2、動力電池采用冷媒直冷具有冷卻效果好、冷卻速度快的優(yōu)勢，其通過直冷冷板直接與制冷劑進行換熱，利用制冷劑的汽化潛熱來滿足電池散熱需求。由于這一過程中涉及復(fù)雜的相變過程，導(dǎo)致目前國內(nèi)外對動力電池直冷相關(guān)研究較少?，F(xiàn)有的技術(shù)僅采用vof多相流模型計算，未能考慮制冷劑相變帶來的溫度影響，因此溫度場計算偏差太大，只能依靠壓力來判斷，同時存在未能計算潛熱，成型熱等缺點。

3、考慮到上述情況，本技術(shù)提出了一種電池直冷性能分析方案可對采用冷媒直冷方式的動力電池包的冷卻性能實現(xiàn)更為準確、嚴謹、全面的分析。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)提供了一種電池直冷性能分析方法、裝置和設(shè)備，采用數(shù)值模擬的研究方法，以多相熱動力學(xué)平衡以及沸騰模型為基礎(chǔ)，能較精確地計算溫度、壓力，初步預(yù)測在常見運行工況條件下動力電池包采用冷媒直冷方式的冷卻性能，可為動力電池直冷的熱管理性能開發(fā)提供更為科學(xué)、嚴謹?shù)膮⒖紨?shù)據(jù)，進一步縮短開發(fā)周期，降低研發(fā)成本。

2、一種電池直冷性能分析方法，包括：

3、獲取直冷系統(tǒng)的壁面溫度并確定所述直冷系統(tǒng)所處的當(dāng)前特征階段以及與所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的原始沸騰模型；

4、根據(jù)所述壁面溫度計算得到壁面熱通量和流體熱通量，并結(jié)合所述原始沸騰模型生成與所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的目標沸騰模型；

5、基于所述直冷系統(tǒng)的系統(tǒng)幾何模型、流體連續(xù)體模型以及所述目標沸騰模型，結(jié)合預(yù)置邊界控制條件，生成所述直冷系統(tǒng)的熱仿真分析模型；

6、對所述熱仿真分析模型進行熱仿真分析，得到所述電池的溫度分析結(jié)果和壓力分析結(jié)果；

7、基于所述溫度分析結(jié)果和所述壓力分析結(jié)果確定所述電池直冷系統(tǒng)的直冷性能。

8、可選的，獲取直冷系統(tǒng)的壁面溫度并確定所述直冷系統(tǒng)所處的當(dāng)前特征階段以及與所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的原始沸騰模型，包括：

9、獲取直冷系統(tǒng)的壁面溫度和飽和溫度確定所述直冷系統(tǒng)的過余溫度；

10、若所述過余溫度符合低固定溫度沸騰條件，則確定所述直冷系統(tǒng)所處的所述當(dāng)前特征階段為泡核沸騰階段，所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的所述原始沸騰模型為rohsenow沸騰模型；

11、若所述過余溫度不符合低固定溫度沸騰條件，則確定所述直冷系統(tǒng)所處的所述當(dāng)前特征階段為過渡沸騰階段，所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的所述原始沸騰模型為過渡沸騰模型。

12、可選的，若所述過余溫度不符合低固定溫度沸騰條件，還包括：

13、若所述過余溫度不符合高固定溫度沸騰條件，則確定所述直冷系統(tǒng)所處的所述當(dāng)前特征階段為第一過渡沸騰階段，所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的所述原始沸騰模型為第一過渡沸騰模型，所述第一過渡沸騰模型由原始過渡沸騰模型和薄膜沸騰模型結(jié)合生成；

14、若所述過余溫度符合高固定溫度沸騰條件，則確定所述直冷系統(tǒng)所處的所述當(dāng)前特征階段為第二過渡沸騰階段，所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的所述原始沸騰模型為第二過渡沸騰模型，所述第二過渡沸騰模型為所述原始過渡沸騰模型。

15、可選的，根據(jù)所述壁面溫度計算得到壁面熱通量和流體熱通量，并結(jié)合所述原始沸騰模型生成與所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的目標沸騰模型，包括：

16、根據(jù)所述壁面溫度和所述直冷系統(tǒng)的飽和溫度計算得到所述直冷系統(tǒng)的過余溫度和壁面熱通量；

17、基于所述過余溫度，以及預(yù)置的泡核沸騰臨界值和液膜沸騰臨界值確定流體熱通量計算公式并計算得到對應(yīng)的流體熱通量；

18、根據(jù)所述流體熱通量以及所述壁面熱通量建立與所述當(dāng)前沸騰階段對應(yīng)的目標沸騰模型。

19、可選的，基于所述過余溫度，以及預(yù)置的泡核沸騰臨界值和液膜沸騰臨界值確定流體熱通量計算公式，包括：

20、當(dāng)所述過余溫度小于預(yù)置的泡核沸騰臨界值，則確定流體熱通量計算公式為第一過渡計算公式；

21、當(dāng)所述過余溫度處于所述泡核沸騰臨界值與預(yù)置的液膜沸騰臨界值構(gòu)成的區(qū)間范圍，則確定流體熱通量計算公式為第二過渡計算公式；

22、當(dāng)所述過余溫度大于所述液膜沸騰臨界值，則確定流體熱通量計算公式為第三過渡計算公式。

23、可選的，所述第一過渡計算公式為：

24、

25、其中，為流體熱通量，為過余溫度，為泡核沸騰臨界值，為比例因子，為按比例縮放的給定邊界，為預(yù)設(shè)常數(shù)，為與泡核沸騰階段對應(yīng)的經(jīng)驗常數(shù)；

26、所述第二過渡計算公式為：

27、

28、其中，為流體熱通量，為過余溫度，為泡核沸騰臨界值，為液膜沸騰臨界值，為比例因子，為按比例縮放的給定邊界，為預(yù)設(shè)常數(shù)；

29、所述第三過渡計算公式為：

30、

31、其中，為流體熱通量，為過余溫度，為液膜沸騰臨界值，為比例因子，為按比例縮放的給定邊界，為預(yù)設(shè)常數(shù)，為與過渡沸騰階段對應(yīng)的經(jīng)驗常數(shù)。

32、可選的，根據(jù)所述壁面溫度和所述直冷系統(tǒng)的飽和溫度計算得到壁面熱通量的計算公式為：

33、

34、其中，為壁面熱通量，、、、和為液相的動力粘度、仿真工況出口處的潛熱、比熱、密度和普朗特數(shù)，為普朗特數(shù)指數(shù)，為重力，為蒸汽密度，為液體與氣體交界面的表面張力系數(shù)，為壁面溫度，為飽和溫度，為隨液體表面組合變化的經(jīng)驗系數(shù)。

35、可選的，還包括：

36、獲取所述直冷系統(tǒng)的流體溫度；

37、若所述流體溫度小于飽和溫度，則確定所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的所述原始沸騰模型為rohsenow沸騰模型；

38、若所述流體溫度大于所述壁面溫度，則不激活所述目標沸騰模型。

39、一種電池直冷性能分析裝置，包括：

40、階段確定單元，用于獲取直冷系統(tǒng)的壁面溫度并確定所述直冷系統(tǒng)所處的當(dāng)前特征階段以及與所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的原始沸騰模型；

41、熱通量計算單元，用于根據(jù)所述壁面溫度計算得到壁面熱通量和流體熱通量，并結(jié)合所述原始沸騰模型生成與所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的目標沸騰模型；

42、模型生成單元，用于基于所述直冷系統(tǒng)的系統(tǒng)幾何模型、流體連續(xù)體模型以及所述目標沸騰模型，結(jié)合預(yù)置邊界控制條件，生成所述直冷系統(tǒng)的熱仿真分析模型；

43、仿真分析單元，用于對所述熱仿真分析模型進行熱仿真分析，得到所述電池的溫度分析結(jié)果和壓力分析結(jié)果；

44、性能分析單元，用于基于所述溫度分析結(jié)果和所述壓力分析結(jié)果確定所述電池直冷系統(tǒng)的直冷性能。

45、一種電池直冷性能分析設(shè)備，包括存儲器和處理器；

46、所述存儲器，用于存儲程序；

47、所述處理器，用于執(zhí)行所述程序，實現(xiàn)如上述的電池直冷性能分析方法的各個步驟。

48、從上述的技術(shù)方案可以看出，本技術(shù)實施例提供的一種電池直冷性能分析方法、裝置和設(shè)備，首先獲取直冷系統(tǒng)的壁面溫度并確定所述直冷系統(tǒng)所處的當(dāng)前特征階段以及與所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的原始沸騰模型。之后根據(jù)所述壁面溫度計算得到壁面熱通量和流體熱通量，并結(jié)合所述原始沸騰模型生成與所述當(dāng)前特征階段對應(yīng)的目標沸騰模型。基于所述直冷系統(tǒng)的系統(tǒng)幾何模型、流體連續(xù)體模型以及所述目標沸騰模型，結(jié)合預(yù)置邊界控制條件，生成所述直冷系統(tǒng)的熱仿真分析模型。對所述熱仿真分析模型進行熱仿真分析，得到所述電池的溫度分析結(jié)果和壓力分析結(jié)果。最后基于所述溫度分析結(jié)果和所述壓力分析結(jié)果確定所述電池直冷系統(tǒng)的直冷性能。

49、本發(fā)明采用數(shù)值模擬的研究方法，以多相熱動力學(xué)平衡以及沸騰模型為基礎(chǔ)，能較精確地計算溫度、壓力，此外還可以同時計算潛熱，成型熱等，初步預(yù)測在常見運行工況條件下動力電池包采用冷媒直冷方式的冷卻性能，可為動力電池直冷的熱管理性能開發(fā)提供更為科學(xué)、嚴謹?shù)膮⒖紨?shù)據(jù)，進一步縮短開發(fā)周期，降低研發(fā)成本。