(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211388191.4 (22)申请日 2022.11.08 (71)申请人 江西交通职业 技术学院 地址 330000 江西省南昌市昌北开发区 (72)发明人 张光磊　钟颖强　 (74)专利代理 机构 南昌合达信知识产权代理事 务所(普通 合伙) 36142 专利代理师 刘学涛 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种动力电池组散热 结构优化设计方法 (57)摘要 本发明提供一种动力电池组散热结构优化 设计方法。 一种动力电池组散 热结构优化设计方 法包括如下步骤： S1、 确定边界参数； S2、 建立三 维模型； S3、 热仿真计算； S4、 设计散热结构； S5： 散热结构仿真计算； S6、 结果分析。 本发明通过计 算机软件模拟动力电池组的工作， 并且对散热结 构进行优化 分析， 为对动力电池组散热结构优化 设计提供便利， 无需通过 实体电池组等仪器进行 试验， 减少成本 。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115438519 A 2022.12.06 CN 115438519 A 1.一种动力电池组散热 结构优化设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 确定边界参数 将动力电池组放在电池恒温箱内， 在不同温度下通过充放电仪器对动力电池组进行充 放电操作， 并监测 动力电池组的电池性能， 确定动力电池组的最适工作温度区间， 并记录为 边界参数； S2： 建立三维模型 根据动力电池组的实际CAD参数， 通过三维建模软件建立动力电池组的三维模型， 再对 三维模型进行简化； S3： 热仿真计算 将动力电池组的三维模型和动力电池组对应的发热功率模型导入STAR ‑CCM+软件中， 并设置初始条件， 初始条件包括环境初始温度和动力电池组的初始温度； 然后对动力电池 组的三维模型进行网格划分， 根据动力电池组对应的发热功率模型进行热传导仿真计算， 迭代步长设置为1s， 最长计算时间为Tmax， Tmax由人为进行设定， 验证动力电池组的三 维模 型的正确性； S4： 设计散热 结构 通过三维建模软件建立散热结构， 散热结构包括风冷系统、 液冷系 统和PCM冷却系统， 选择一种散热 结构集成至动力电池组的三维模型处； S5： 散热结构仿真计算 S5.1： 根据 边界参数选择高温区间， 设置环境温度 为高温区间， 高温区间为35℃ ‑55℃， 根据选择 的散热结构设置对应物理模型， 并设置初始条件， 初始条件包括散热结构的初始 温度； 然后根据物理模型和动力电池组对应的发热功率模型进行热传导仿真计算， 迭代步 长设置为1s， 最长计算时间为Tmax， Tmax由人为进行设定， 间隔10s持续获取各个网格的温 度数值， 并计算所有网格的温度数值的平均值， 以时间为自变量， 温度数值为因变量生 成电 池组温度变化曲线， 进入S6； S5.2： 根据 边界参数选择低温区间， 设置环境温度 为低温区间， 低温区间为 ‑10℃‑5℃， 根据选择 的散热结构设置对应物理模型， 并设置初始条件， 初始条件包括散热结构的初始 温度； 然后根据物理模型和动力电池组对应的发热功率模型进行热传导仿真计算， 迭代步 长设置为1s， 最长计算时间为Tmax， Tmax由人为进行设定， 间隔10s持续获取各个网格的温 度数值， 并计算所有网格的温度数值的平均值， 以时间为自变量， 温度数值为因变量生 成电 池组温度变化曲线， 进入S6； S6： 结果分析 判断动力电池组 的温度数值是否始终处于温度预设范围， 若是动力电池组的温度 数值 未始终处于温度预设范围， 修改散热结构， 进入S 5； 若是动力电池组的温度数值始终处于温 度预设范围， 生成散热 结构方案 。 2.根据权利要求1所述的一种动力电池组散热结构优化设计方法， 其特征在于， 还包括 对温差的判断： A1： 将动力电池组按内部单体电池划分为 不同的区域； A2： 在1800s和3600s的时刻， 通过计算不 同区域内网格的温度数值的平均值获取单体 电池的表面温度数值， 并将所有表面温度数值按照从小到大进行排列， 并记为Tn， n=1， 2，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438519 A 23······ N， N为动力电池组内部单体电池的总数； A3： 令k=1， k用来记录 选取的表面温度数值； A4： 判断“k≤N”是否成立， 若是 “k≤N”成立， 进入A5； 若是 “k≤N”不成立， 无操作； A5： 计算δ=T （k+1） ‑T （k） ， 判断 “δ≤F”是否成立， F为温差阈值， 若是 “δ≤F”成立， 令k=k+ 1， 回到A4； 若是 “δ≤F”不成立， 进入A6； A6： 选取k至N所有编号对应表面温度数值的区域， 并在所有选取区域的单体电池处设 置PCM冷却系统。 3.根据权利要求1所述的一种动力电池组散热结构优化设计方法， 其特征在于， 还包括 对仿真计算的优化， 包括如下步骤： B1： 在进行热传导仿真计算时， 持续获取动力电池组中心网格的温度数值Tz和动力电 池组左上角网格的温度数值Tj； B2： 判断中心网格的温度数值Tz是否处于温度预设范围， 若是中心网格的温度数值Tz 未处于温度预设范围， 进入B4； 若是中心网格的温度数值Tz处于温度预设范围， 回到B1； B3： 判断左上角网格的温度数值Tj是否处于温度预设范围， 若是左上角网格的温度数 值Tj未处于温度预设范围， 进入B4； 若是左上角网格的温度数值Tj处于温度预设范围， 回到 B1； B4： 停止热传导仿真计算， 修改散热 结构， 进入S5 。 4.根据权利要求3所述的一种动力电池组散热结构优化设计方法， 其特征在于， 所述B2 中， 若是中心网格的温度数值Tz未 处于温度预设范围， 生成散热结构修改意见： 在动力电池 组中心位置设置PC M冷却系统。 5.根据权利要求1所述的一种动力电池组散热结构优化设计方法， 其特征在于， 所述S2 中， 对三维模型进行简化具体包括如下步骤： 去除三维模型上的螺纹孔、 圆孔和倒角， 并且 去除热耗低于 0.5W的器件。 6.根据权利要求1所述的一种动力电池组散热结构优化设计方法， 其特征在于， 所述S2 中， 所述三维建模软件为UG。 7.根据权利要求1所述的一种动力电池组散热结构优化设计方法， 其特征在于， 所述S4 中， 散热结构由操作人进行设计添加。 8.根据权利要求1所述的一种动力电池组散热结构优化设计方法， 其特征在于， 所述S4 中， 当散热结构为风冷系统、 液冷系统和PCM冷却系统的混合时， 建立散热结构还包括热管 理策略的设计， 热管理策略包括对风冷系统的风速控制， 对液冷系统的水温水压控制， 每一 种散热结构对应一种热 管理策略。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438519 A 3