一种动力电池风冷系统中风扇选型的方法与流程

本发明属于动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池风冷系统中风扇选型的方法。

背景技术：

在新能源技术领域，锂离子电池因其具有高比能量、大容量以及较高的循环寿命，成为纯电动汽车(EV)和混合动力电动车(HEV)的首选动力来源。热安全性对大尺寸锂离子电池的应用是非常重要的，而目前商用锂离子电池存在热稳定性较差等缺陷，因此热性能分析和管理对于锂离子电池的发展及锂离子动力电池系统的设计是必不可少的。

现有的热管理冷却系统大致可以分为：风冷系统、液体冷却、相变材料冷却。风冷系统是使用风扇、鼓风机等设备以空气为介质对动力电池系统进行冷却的一种方式。由于风冷系统结构简单、流道设计方便，质量轻等特点，目前国内外大多数的电动汽车多采用风冷结构。

很多电动汽车在设计的初始阶段都是使用模拟分析软件(如：fluent、cfx)对动力电池系统进行模拟分析。但是在动力电池系统模拟中，存在着模拟结构复杂、模型庞大、最小尺度最大尺度之间差距大网格数目庞大且不够精细等问题。研究人员一般都会对动力电池系统模型进行简化。而简化的结果就是模拟中选定风扇的风量与实际风扇在动力电池系统中风量之间很大的误差，进而模拟的冷却结果与实际的冷却结果也不尽相同，导致冷却效果不准确而不能满足动力电池系统热管理的需求。同时，采用模拟方法一般用时比较长，时间在一周到两周之间，有些结构更为复杂的动力电池系统所需要的时间更长。为了能够准确的选定满足动力电池系统热管理需求的风扇，需要提出一种合理风扇选型的实验方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种动力电池风冷系统中风扇选型的方法，解决了现有风扇选型耗时长且准确度不高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种动力电池风冷系统中风扇选型的方法，首先确定动力电池系统阻力特性曲线，将该曲线和风扇的风量-压力曲线拟合，两条线的交点即为该风扇应用在所述动力电池风冷系统中的风量；按照该方法依次得到多个风扇对应的风量值，根据多个风量值确定适用于动力电池风冷系统的风扇。

其中，动力电池系统阻力特性曲线的确定具体为：在动力电池系统的进风口处安装流量计，并在进、出风口各安装一个压差计和温度计，然后在控制端给出不同的风量值，测定不同风量下进、出风口的压差和温度，绘制流量-压力曲线。

测试动力电池系统阻力特性曲线前采用标准表法确定流量表的计量性能。

流量表采用气体涡轮式流量计。

压差计使用罗斯蒙特3051C差压变送器。

本发明的有益效果是，本发明方法能够准确并快速的完成风扇的选型，与现有方法相比，大大缩短了选型时间，节约了时间成本；且该方法操作容易，准确度高，具有十分重要的理论意义和工程应用价值。

附图说明

图1是本发明动力电池系统阻力特性曲线的实验装置；

图2是本发明实施例的动力电池系统阻力曲线，其中(a)为1#动力电池系统；(b)为2#动力电池系统；

图3是本发明实施例的三种风扇的风量-压力曲线，其中(a)为6312/2TDHP型风扇；(b)为5312/2TDHP型风扇；(c)为RG 160-28/12N型风扇。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施方式。

本发明的动力电池风冷系统中风扇选型的方法，首先确定动力电池系统阻力特性曲线，将该曲线和风扇的风量-压力曲线拟合，两条线的交点即为该风扇应用在动力电池风冷系统中的风量。按照该方法依次得到多个风扇对应的风量值，根据多个风量值确定适用于所述动力电池风冷系统的风扇。

具体按照以下步骤实施：

步骤1：确定动力电池系统阻力特性曲线；

实验装置如图1所示，在试验管路系统的进风口处安装流量计和温度计，并在进、出风口各安装一个压差计和温度计。由离心风机提供气源，流量范围3～9047m³/h，且连续可调。

首先使用标准表法确定流量计的计量性能。其工作原理是：以标准表(可以是速度式流量计、容积式流量计、临界流流量计、质量流量计和热能表等)为标准器，使流体在相同时间间隔内连续通过标准表和流量计，比较两者输出的流量值，从而确定被检表(流量计)的计量性能。试验管路系统可以用一台标准表，也可以用两台以上并联的标准表。本实施例中流量计使用气体涡轮式流量计，属于速度式流量计的一种。

具体方法为：根据被检表(流量计)口径选择相应实验管道，通过系统测控计算机设置风机变频器频率，调节阀门开度，将流量调至检定点流量值；在检定规程规定的一次测量时间内，计算机同时采集被检表(流量计)和标准表输出的流量信号，并分别利用温度、压力值对流量进行修正得到相应的标况流量，再进行比较，得到被检表(流量计)指示流量值的误差及仪表系数；通过多次测量得到被检表(流量计)的重复性及线性度误差。

确定流量计的计量性能后，将所测动力电池系统替代试验管路系统连入管线，通过流量调节阀调节不同的流量，测得不同流量下相应的压降，从而得到动力电池系统的流量，再根据温度值进行修正，绘制流量-压力曲线。压差计使用罗斯蒙特3051C差压变送器。

步骤2：选型风扇应用在动力电池系统中的风量；

每个风扇在产品说明书中都自带风扇风量-压力曲线，将风扇风量-压力曲线提取出数据保存。然后将风扇风量-压力曲线和动力电池系统阻力特性曲线拟合得到的交点为本风扇应用在此动力电池系统中的风量。

为了说明本发明方法的可靠性，通过以下实验进行了验证。

实验准备了两个动力电池系统，分别为1#动力电池系统和2#动力电池系统。为避免实验误差，每个电池系统的阻力特性曲线实验分别进行三次。流量和压差的测试结果见表1、表2。

表1 1#动力电池系统阻力特性曲线实验数据

表2 2#动力电池系统阻力特性曲线实验数据

根据流量和压差的测试结果得到的动力电池系统阻力曲线见图2的(a)、(b)。

实验采用三种风扇进行实验，以表征本实验方法的准确性。表3为风扇类型以及其属性。

表3 三种风扇的类型以及其属性

根据说明书获得三种风扇的风量-压力曲线，如图3中(a)、(b)、(c)。

将1#动力电池系统和2#动力电池系统的阻力曲线分别与三种风扇的风量-压力曲线进行拟合，得到每一种风扇应用于一种动力电池系统的风量数据。同时，通过风量测定实验测量风扇在动力电池系统中的实际流量。结果见表4。

表4 不同类型风扇工作点与实验测量值对比

对比实际流量与拟合曲线交点，发现误差≤±10％。这种误差在工业中应用是可以容许的，证明本发明方法具有可行性。根据这些交点就可以快速选择出最适合该动力电池系统的风扇类型，本发明方法只需要1、2小时就能完成风量的确定，并且相比于模拟所需要的1、2周的时间，实验不仅仅提高了准确性也挺高了效率。

本发明以上描述只是部分实施例，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式。上述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。