本发明涉及电池热管理，尤其涉及一种基于电池组产热特性的电池热管理方法。
背景技术：
1、电池热管理技术作为新能源电池中重要的热安全技术，主要是利用分布在电池周围的高导热介质，将电池产生的热量传递到外界，减少电池的热量积聚，确保电池可以长时间安全有效的工作，提高能量的利用效率，近些年来广泛的应用在电动汽车等领域。
2、常见的电池热管理技术分为主动式冷却和被动式冷却。主动式冷却包括风冷、液冷等，常用空气、水等其他介质带走电池产生的热量，主动式冷却需要附加额外的部件，它们较难满足锂离子电池高放电倍率的散热需求。被动式冷却主要有相变材料冷却、热管冷却等，相变材料能够在恒温条件下吸收大量的热，均温性较好，但电池高倍率快速充放电时，由于相变材料的低导热率，热量的聚集易使相变材料完全融化发生相变，失去潜热吸热能力，温度快速升高，导致电池安全隐患的问题，目前的主要方向是将一定比例的无机材料与相变材料融合形成复合相变材料，提高导热率的同时不降低潜热。热管是利用介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程使热量快速传导，具有较高的导热率，但普通热管用于电池热管理系统时，电池间的最大温差在5℃左右，相比于相变材料，其均温性有所欠缺。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，根据电池组运行过程中的产热特性，采用不同厚度的复合相变材料与平板热管相结合，提高了电池组的均温性，降低了电池组的峰值温度。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，包括以下步骤：
3、步骤1、确定电池组的最大产热量及温度分布；
4、步骤2、确定复合相变材料的相变温度和潜热，结合电池组的最大产热量，确定复合相变材料的最大用量；
5、步骤3、根据电池组中单体电池的尺寸及数量，设定复合相变材料的初始厚度，将复合相变材料置于单体电池之间，检测单体电池的温度并记录其温度分布，并根据单体电池温度分布情况，调整各处复合相变材料的厚度至单体电池最大温度差不再发生变化；
6、步骤4、采用平板热管作为复合相变材料的传热元件，计算平板热管的传热极限，确保平板热管能够将电池组的最大产热量传至外界空气；
7、步骤5、在电池组上安装平板热管与复合相变材料，根据步骤3得到单体电池各处的最佳复合相变材料厚度来规定平板热管的数量与位置分布。
8、优选的，步骤1中使用bernardi均匀产热数学模型结合电池组的具体工作时间，计算出电池组的最大产热量。
9、优选的，所述电池组的最大产热量计算式为
10、
11、式中：qrel为电池组的产热量，n为电池组中的单体电池数，i为电池工作时的电流，t为电池的初始热力学温度，uocv为电池的开路电压，u为电池的端电压，为电池的熵系数，t0、t1分别表示电池开始运行的时间与结束运行的时间。
12、优选的，步骤2中依据共晶系复合相变材料融点预测理论，在二元共晶系相图上确定复合相变材料的相变温度及其潜热。
13、优选的，步骤2中复合相变材料的相变温度计算公式为
14、
15、其中tm、ti为复合相变材料及其组分的理论相变温度(i＝a,b)；r为气体常数；xi为复合相变材料中i组分的摩尔百分比，且有xa+xb＝1；hi为i组分的相变潜热；
16、复合相变材料的潜热计算公式为
17、
18、hm为复合相变材料的相变潜热，cpli、cpsi分别为i组分液态和固态的定压比热；
19、复合相变材料的最大用量计算公式为
20、
21、式中：mcpcm为的复合相变材料最大用量，cp为复合相变材料的定压比热，t1和t0分别为复合相变材料的熔点温度以及初始温度，hm为复合相变材料的相变潜热，qrel为步骤1确定的电池组最大产热量。
22、优选的，步骤3中复合相变材料的初始厚度的设定计算公式为
23、
24、式中：δ0为复合相变材料的初始厚度；n、p为电池组中的单体电池数与单体电池并联数；ρcpcm为复合相变材料的密度；lbatt和hbatt分别表示单体电池的长度和高度。
25、优选的，步骤1和步骤3中均通过在单体电池之间布置的热电偶测量系统检测单体电池的温度并记录其温度分布。
26、优选的，步骤4中所述的平板热管为扁平烧结铜管，所述扁平烧结铜管包括多孔铜芯和蒸汽腔。
27、优选的，步骤4中平板热管的传热极限的计算公式为
28、
29、式中：是平板热管的传热极限，k是平板热管的管芯渗透率；aw是管芯的横截面积，ρ是液体密度，σ为表面张力，δhvap是汽化潜热，μ1是管内液体的动力黏度，leff是平板热管的有效长度，rc为平板热管的有效毛细半径。
30、优选的，步骤5中当复合相变材料的厚度δi≥a mm时，平板热管对称分布于复合相变材料两侧；当a＞δi≥b mm时，平板热管均匀分布于复合相变材料中间；当δi＜b mm，无需安装平板热管；其中a、b应满足0.15wbatt≥a≥0.12wbatt mm，0.08wbatt≥b≥0.05wbatt mm，wbatt为单体电池的厚度。
31、本发明的有益效果是：
32、本电池热管理方法根据电池组运行过程中的最大产热量确定复合相变材料的最大用量，能够保障电池热管理持续安全稳定的运行，并且不造成复合相变材料的浪费。根据电池组运行过程中各处各处的温度分布，确定复合相变材料的最佳厚度降低电池组各处温差，极大地发挥了复合相变材料在电池组中的热管理能力，提高了电池组的均温性。采用平板热管作为复合相变材料的传热元件，弥补了复合相变材料的低导热率所存在的缺陷，保障电池组工作时正常导热。平板热管的数量与位置分布由最佳复合相变材料的厚度决定，在相同的热负荷之下降低平板热管的数量，并且降低了热管理部分的体积，高能量利用率的同时解决了热管理部分的空间占用问题。本电池热管理方法提高了电池组的均温性，降低了电池组的峰值温度，保证了电池组在长期充放电状态下能够安全运行。
1.一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：步骤1中使用bernardi均匀产热数学模型结合电池组(2)的具体工作时间，计算出电池组(2)的最大产热量。
3.根据权利要求2所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：所述电池组(2)的最大产热量计算式为
4.根据权利要求1所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：步骤2中依据共晶系复合相变材料(5)融点预测理论，在二元共晶系相图上确定复合相变材料(5)的相变温度及其潜热。
5.根据权利要求4所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：步骤2中复合相变材料(5)的相变温度计算公式为
6.根据权利要求1所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：步骤3中复合相变材料(5)的初始厚度的设定计算公式为
7.根据权利要求1所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：步骤1和步骤3中均通过在单体电池之间(3)布置的热电偶测量系统检测单体电池(1)的温度并记录其温度分布。
8.根据权利要求3所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：步骤4中所述的平板热管(4)为扁平烧结铜管，所述扁平烧结铜管包括多孔铜芯和蒸汽腔。
9.根据权利要求1所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：步骤4中平板热管(4)的传热极限的计算公式为
10.根据权利要求3所述的一种基于电池组产热特性的电池热管理方法，其特征在于：步骤5中当复合相变材料(5)的厚度δi≥a mm时，平板热管(4)对称分布于复合相变材料(5)两侧；当a＞δi≥b mm时，平板热管(4)均匀分布于复合相变材料(5)中间；当δi＜b mm，无需安装平板热管(4)；其中a、b应满足0.15wbatt≥a≥0.12wbatt mm，0.08wbatt≥b≥0.05wbattmm，wbatt为单体电池(1)的厚度。
