华南理工大学陈凯获国家专利权
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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利一种耦合式电池热管理系统及其优化设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115472966B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211060043.X,技术领域涉及:H01M10/633;该发明授权一种耦合式电池热管理系统及其优化设计方法是由陈凯;黄钦;余凌峰;吴晓玲;董源设计研发完成,并于2022-08-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种耦合式电池热管理系统及其优化设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种耦合式电池热管理系统及其优化设计方法,所述系统包括若干电池、并行流道液冷板、相变材料、阻燃材料;电池顶部或底部与液冷板紧密贴合,沿着液冷板内并行流道方向和垂直方向逐个排布,相邻电池之间填充相变材料、阻燃材料或者二者的混合物,且阻燃材料密度远低于相变材料密度。本发明的优化设计方法在给定系统体积下,根据电池的温度分布调整相变材料与阻燃材料的厚度分布,从而改善电池组的温度均匀性,实现系统轻量化。本发明的系统具有结构简单、运行可靠等优点,优化设计方法具有实施简单、过程迅速、效果良好、适用范围广泛等优点。
本发明授权一种耦合式电池热管理系统及其优化设计方法在权利要求书中公布了:1.一种耦合式电池热管理系统的优化设计方法,其特征在于,所述耦合式电池热管理系统包括若干电池、液冷板、填充材料;每个电池顶部或底部与所述液冷板紧密贴合,若干电池沿着液冷板内并行流道方向和垂直方向逐个排布,相邻电池之间设有所述填充材料; 所述耦合式电池热管理系统的优化设计方法,包括以下步骤: S1、给定耦合系统的总体积V0,以及填充材料的物理参数,设置填充材料替换温度阈值为Tb,电池间隙调整步长为ΔL,间隙的最小值为Lmin,相变率阈值为φlim; S2、假设初始时刻电池之间间隙相同,全部填充相变材料;根据系统总体积V0计算电池间隙,沿着系统并行流道方向,间隙分布记为L=[L1,L2,······,Lk,······,LN,LN+1],其中,N为电池个数,Lk为第k个间隙的大小; S3、使用数值模拟方法计算耦合系统的温度场,得到每个电池的监测温度Tk,往冷板并行流道方向遍历每个电池的监测温度Tk,当监测温度Tk低于材料替换温度阈值Tb时,将该电池两侧的相变材料全部替换为阻燃材料; S4、使用数值模拟方法计算耦合系统的温度场,得到电池组温差ΔT,记录此时电池间隙分布为最佳分布Lopt,对应的电池组温差为最佳温差ΔTopt; S5、寻找监测温度最高的电池,标记为i,若i=N,将LN+1增加ΔL;若i≠N,比较第i-1个电池与第i+1个电池的监测温度Ti-1和Ti+1,若Ti-1≥Ti+1,将第i个间隙Li增加ΔL,若Ti-1<Ti+1,将第i+1个间隙Li+1增加ΔL;若所选间隙调整区域的相变率超过相变率阈值φlim,则该区域不作为调整区域,继续通过步骤S5寻找材料调整区域; S6、寻找监测温度最低的电池,标记为j,若j=1,将L1减少ΔL;若j≠1,比较第j-1个电池与第j+1个电池的监测温度Tj-1和Tj+1,若Tj-1≤Tj+1,将第j个间隙Lj减少ΔL,若Tj-1>Tj+1,将第j+1个间隙Lj+1减少ΔL;若所选间隙调整区域达到设定的间隙最小值Lmin,则该区域不作为调整区域,继续通过步骤S6寻找材料调整区域; S7、通过步骤S5和步骤S6得到当前电池间隙分布及其中填充的材料类型,再次使用数值模拟方法计算当前系统中每个电池的监测温度及电池组温差ΔT,若ΔTΔTopt,则将当前间隙分布记为最佳分布Lopt,将当前温差记为最佳温差ΔTopt;回到步骤S5,重复上述过程,直到电池组温差ΔT不随着调整步数增加而减小,此时停止间隙调整操作,转到步骤S8; S8、根据当前系统的数值模拟结果,得到填充材料融化情况,优化设计过程结束,当前电池间隙分布和其中填充的材料类型为设计结果。
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