本发明涉及数据处理的技术领域，特别是涉及一种管内制冷剂流动换热的参数计算方法、系统、介质、终端、电池包。
背景技术：
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。受传统汽车驾驶习惯的影响，对电动汽车的长续驶里程的要求逐渐成为主流趋势，如特斯拉Model-S长续驶里程版最高纯电行驶里程近500公里，大众也宣称未来推出超过400km的电动汽车。
电动汽车通过其上配置的电池包(Battery Pack)来提供动能。随着电池包要求的能量密度越来越高，一些厂家，尤其欧洲车厂，已利用制冷剂作为冷却工质直接对动力电池系统进行冷却，比如BMW i3和BENZ S400。这种冷却方式被称为电池包的直冷。比起液冷，直冷需要更小质量的冷却工质来实现电池系统的冷却，同时能够满足电池包高能量密度的要求。随着汽车用电动压缩机技术的成熟，直冷方式的成本优势会越来越明显。
因此，对于电动汽车动力电池而言，两相流相变和冷却技术成为当前的热点研究课题。两相流的换热和流动所涉及的核心过程是冷凝过程和蒸发过程。由于气液两种状态的转变过程和对流过程同时进行会导致两相流的换热的计算比较复杂。现有技术中，计算换热和压力变化的公式均为一维经验公式，这些公式均涉及到很多中间参数和物性，如干度、空泡系数、滑移比、马蒂内里数、毕渥数、雷诺数、浮升系数、普朗特数、摩擦系数等。这些中间参数和物性与所要求解的换热系数、压力以及温度均是强耦合在一起的。
目前，在处理两相区数值模拟时，均假定两相态的诸多制冷剂物性(比如制冷剂温度)不变，如苏顺玉,刘伟,徐静等的《空调冷凝器的数值模拟及分析》，华中科技大学学报(自然科学版),2007,35(9):42-44；再如García-Cascales和Josef Ramon的《A model for the analysis of compact heat exchangers》，Purdue University of USA:Proceedings of the 12th Refrigeration and Air Conditioning Conference,2008。上述处理方式对于计算空调是足够的。但是对于电池包的均温冷板而言，这种处理方式就显得不足，这是因为制冷剂在电池冷板内流动时，很容易因为压降的变化导致制冷剂温差超过2degC。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种管内制冷剂流动换热的参数计算方法、系统、介质、终端、电池包，不对任何相关制冷剂物性和中间参数沿着流动方向的变化进行常数假设，能够快速且准确地计算管内制冷剂流动换热的参数。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种管内制冷剂流动换热的参数计算方法，包括以下步骤：设定热力系统的状态方程中的压强作为独立变量；计算饱和液相普朗特数向量；采用N-1个节点将管按照等焓差分为N等分，根据所述饱和液相普朗特数向量计算各个节点的换热系数向量；基于能量关系，根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线；基于压强关系，计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第二关系曲线；根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线的交叉点确定该节点的坐标参数；根据各个节点的坐标参数计算该节点处的换热系数。
于本发明一实施例中，所述热力系统的状态方程为f(p,v,T)＝0，其中，p为压强，v为体积，T为温度。
于本发明一实施例中，根据Pry＝Cpy*Ndy/Dry计算饱和液相普朗特数向量；其中，Pry为饱和液相普朗特数向量，Cpy为饱和液相定压比热容向量，Dry为饱和液相导热系数向量，Ndy为饱和液相动力粘度向量。
于本发明一实施例中，节点的换热系数向量为其中Pry为饱和液相普朗特数向量，Dry为饱和液相导热系数向量，雷诺数向量ReEQ＝GEQ.Dr./Ndl，当量质量流量向量GEQ＝G((1-X)+X.*(Mdy./Mdg.)∧(0.5))，干度向量X＝hi./Qr-Hl./Qr；hi为第i个节点的比焓值，Hl为比焓向量，Qr为流量向量，G为质量流量向量，Mdy为制冷剂液相密度向量、Mdg为制冷剂气相密度向量，Dr为水力直径，Ndl为粘度向量。
于本发明一实施例中，基于能量关系，根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线包括以下步骤：
根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算前一个节点至该节点的长度向量；
根据前一个节点的坐标参数和所述长度向量计算该节点的坐标参数；
基于能量关系计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线。
于本发明一实施例中，基于压强关系，计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第二关系曲线时，根据计算该节点处的压强向量，其中，Dr为水力直径，li-1为第i-1个节点的坐标参数，ρi-1为第i-1个节点的制冷剂密度，Frp为平均摩擦系数向量，Mdp为平均密度向量，L\"为下一节点坐标向量，Md为当前节点密度向量；G为质量流量向量，Dr为水力直径。
对应地，本发明提供一种管内制冷剂流动换热的参数计算系统，包括设定模块、第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块、第四计算模块、确定模块和第五计算模块；
所述设定模块用于设定热力系统的状态方程中的压强作为独立变量；
所述第一计算模块用于计算饱和液相普朗特数向量；
所述第二计算模块用于采用N-1个节点将管按照等焓差分为N等分，根据所述饱和液相普朗特数向量计算各个节点的换热系数向量；
所述第三计算模块用于基于能量关系，根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线；
所述第四计算模块用于基于压强关系，计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第二关系曲线；
所述确定模块用于根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线的交叉点确定该节点的坐标参数；
所述第五计算模块用于根据各个节点的坐标参数计算该节点处的换热系数。
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述的管内制冷剂流动换热的参数计算方法。
本发明提供一种终端，包括处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的管内制冷剂流动换热的参数计算方法。
最后，本发明提供一种电池包，包括均温冷板，所述均温冷板内设置有管内制冷剂，所述管内制冷剂根据上述的管内制冷剂流动换热的参数计算方法设置流动换热参数。
如上所述，本发明的管内制冷剂流动换热的参数计算方法、系统、介质、终端、电池包，具有以下有益效果：
(1)不对任何相关制冷剂物性和中间参数沿着流动方向的变化进行常数假设，能够快速且准确地计算管内制冷剂流动换热的参数；
(2)避免或者减少了数值计算过程中的迭代和插值，极大地提高了计算时间和计算精度；
(3)保证了制冷管内制冷剂流动换热的正常实现，使得液冷板部件结构简单轻巧紧凑、传热性能优异、流阻较低、低成本；
(4)满足了电池包的流动换热需求。
附图说明
图1显示为本发明的管内制冷剂流动换热的参数计算方法于一实施例中的流程图；
图2显示为本发明的管内制冷剂流动换热的参数计算系统于一实施例中的结构示意图；
图3显示为本发明的终端于一实施例中的结构示意图；
图4显示为本发明的电池包于一实施例中的结构示意图。
元件标号说明
21 设定模块
22 第一计算模块
23 第二计算模块
24 第三计算模块
25 第四计算模块
26 确定模块
27 第五计算模块
31 处理器
32 存储器
41 温冷板
411 管内制冷剂
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的管内制冷剂流动换热的参数计算方法、系统、介质、终端、电池包不对任何相关制冷剂物性和中间参数沿着流动方向的变化进行常数假设，能够快速且准确地计算管内制冷剂流动换热的参数，完全满足电池包的流动换热需求。
如图1所示，于一实施例中，本发明的管内制冷剂流动换热的参数计算方法，包括以下步骤：
步骤S1、设定热力系统的状态方程中的压强作为独立变量。
在描述常质量热力系统中的强度参数中，只有一定数量的参数是独立状态参数。独立状态参数的个数称为系统的自由度。在热力平衡态，描述系统的独立状态参数的个数N＝α-β+2。其中，α为组分，β为相态个数。因此，对于单组分的常质量热力系统处于两相态相的独立变量只有一个(α＝1，β＝2)。
故从热力系统的状态方程f(p,v,T)＝0的三个参数p,v,T中任选一个参数作为系统的独立变量，其他所有物性参数均可表达为该独立变量的函数。其中，p为压强，v为体积，T为温度。在本发明中，选取p为独立变量。
步骤S2、计算饱和液相普朗特数向量。
于本发明一实施例中，根据Pry＝Cpy*Ndy/Dry计算饱和液相普朗特数向量；其中，Pry为饱和液相普朗特数向量，Cpy为饱和液相定压比热容向量，Dry为饱和液相导热系数向量，Ndy为饱和液相动力粘度向量。
步骤S3、采用N-1个节点将管按照等焓差分为N等分，根据所述饱和液相普朗特数向量计算各个节点的换热系数向量。
于本发明一实施例中，节点的换热系数向量为其中Pry为饱和液相普朗特数向量，Dry为饱和液相导热系数向量，雷诺数向量ReEQ＝GEQ.Dr./Ndl，当量质量流量向量GEQ＝G((1-X)+X.*(Mdy./Mdg.)∧(0.5))，干度向量X＝hi./Qr-Hl./Qr；hi为第i个节点的比焓值，Hl为比焓向量，Qr为流量向量，G为质量流量向量，Mdy为制冷剂液相密度向量、Mdg为制冷剂气相密度向量，Dr为水力直径，Ndl为粘度向量。
步骤S4、基于能量关系，根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线。
于本发明一实施例中，基于能量关系，根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线包括以下步骤：
41)根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算前一个节点至该节点的长度向量；
42)根据前一个节点的坐标参数和所述长度向量计算该节点的坐标参数；
43)基于能量关系计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线。
步骤S5、基于压强关系，计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第二关系曲线。
于本发明一实施例中，基于压强关系，计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第二关系曲线时，根据计算该节点处的压强向量，其中，Dr为水力直径，li-1为第i-1个节点的坐标参数，ρi-1为第i-1个节点的制冷剂密度，Frp为平均摩擦系数向量，Mdp为平均密度向量，L\"为下一节点坐标向量，Md为当前节点密度向量；G为质量流量向量，Dr为水力直径。
步骤S6、根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线的交叉点确定该节点的坐标参数。
步骤S7、根据各个节点的坐标参数计算该节点处的换热系数。
具体地，计算换热系数的方式在现有技术中有多种经验公式，本发明适用于任一经验公式。
如图2所示，于一实施例中，本发明的管内制冷剂流动换热的参数计算系统包括设定模块21、第一计算模块22、第二计算模块23、第三计算模块24、第四计算模块25、确定模块26和第五计算模块27。
设定模块21用于设定热力系统的状态方程中的压强作为独立变量。
在描述常质量热力系统中的强度参数中，只有一定数量的参数是独立状态参数。独立状态参数的个数称为系统的自由度。在热力平衡态，描述系统的独立状态参数的个数N＝α-β+2。其中，α为组分，β为相态个数。因此，对于单组分的常质量热力系统处于两相态相的独立变量只有一个(α＝1，β＝2)。
故从热力系统的状态方程f(p,v,T)＝0的三个参数p,v,T中任选一个参数作为系统的独立变量，其他所有物性参数均可表达为该独立变量的函数。其中，p为压强，v为体积，T为温度。在本发明中，选取p为独立变量。
第一计算模块22与设定模块21相连，用于计算饱和液相普朗特数向量。
于本发明一实施例中，根据Pry＝Cpy*Ndy/Dry计算饱和液相普朗特数向量；其中，Pry为饱和液相普朗特数向量，Cpy为饱和液相定压比热容向量，Dry为饱和液相导热系数向量，Ndy为饱和液相动力粘度向量。
第二计算模块23与第一计算模块22相连，用于采用N-1个节点将管按照等焓差分为N等分，根据所述饱和液相普朗特数向量计算各个节点的换热系数向量。
于本发明一实施例中，节点的换热系数向量为其中Pry为饱和液相普朗特数向量，Dry为饱和液相导热系数向量，雷诺数向量ReEQ＝GEQ.Dr./Ndl，当量质量流量向量GEQ＝G((1-X)+X.*(Mdy./Mdg.)∧(0.5))，干度向量X＝hi./Qr-Hl./Qr；hi为第i个节点的比焓值，Hl为比焓向量，Qr为流量向量，G为质量流量向量，Mdy为制冷剂液相密度向量、Mdg为制冷剂气相密度向量，Dr为水力直径，Ndl为粘度向量。
第三计算模块24与第二计算模块23相连，用于基于能量关系，根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线。
于本发明一实施例中，基于能量关系，根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线包括以下步骤：
41)根据某一节点的换热系数向量和加载在该节点上的热流计算前一个节点至该节点的长度向量；
42)根据前一个节点的坐标参数和所述长度向量计算该节点的坐标参数；
43)基于能量关系计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第一关系曲线。
第四计算模块25用于基于压强关系，计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第二关系曲线。
于本发明一实施例中，基于压强关系，计算该节点的坐标向量与饱和压强向量的第二关系曲线时，根据计算该节点处的压强向量，其中，Dr为水力直径，li-1为第i-1个节点的坐标参数，ρi-1为第i-1个节点的制冷剂密度，Frp为平均摩擦系数向量，Mdp为平均密度向量，L\"为下一节点坐标向量，Md为当前节点密度向量；G为质量流量向量，Dr为水力直径。
确定模块26与第三计算模块24和第四计算模块25相连，用于根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线的交叉点确定该节点的坐标参数。
第五计算模块27与确定模块26相连，用于根据各个节点的坐标参数计算该节点处的换热系数。
具体地，计算换热系数的方式在现有技术中有多种经验公式，本发明适用于任一经验公式。
需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的管内制冷剂流动换热的参数计算方法。优选地，所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
如图3所示，于一实施例中，本发明的终端包括处理器31及存储器32。
所述存储器32用于存储计算机程序。
优选地，所述存储器32包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
所述处理器31与所述存储器32相连，用于执行所述存储器32存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的管内制冷剂流动换热的参数计算方法。
优选地，处理器31可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
如图4所示，于一实施例中，本发明的电池包包括均温冷板41，所述均温冷板41内设置有管内制冷剂411，所述管内制冷剂根据上述的管内制冷剂流动换热的参数计算方法设置流动换热参数。
具体地，通过上述的管内制冷剂流动换热的参数计算方法设置流动换热参数，能够充分满足电池包流动换热的需求。
综上所述，本发明的管内制冷剂流动换热的参数计算方法、系统、介质、终端、电池包不对任何相关制冷剂物性和中间参数沿着流动方向的变化进行常数假设，能够快速且准确地计算管内制冷剂流动换热的参数；避免或者减少了数值计算过程中的迭代和插值，极大地提高了计算时间和计算精度；保证了制冷管内制冷剂流动换热的正常实现，使得液冷板部件结构简单轻巧紧凑、传热性能优异、流阻较低、低成本；满足了电池包的流动换热需求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。