具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明公开的一种电池包冷却系统参数设计方法实施例的方法流程图，所述方法可以包括以下步骤：

S101、对目标电池包进行单体电池热失控实验，得到目标电池包产生的气体种类A以及不同种类气体的质量m_a(a＝1，2，3，...，A)，其中，目标电池包包括B个电池，B、A为大于等于1的正整数；

当需要对电池包的冷却系统的参数进行设计时，需要建立电池气体燃烧模型。为了建立电池气体燃烧模型，需要得到参与燃烧反应的气体种类和质量。

因此，首先获取目标电池包，即获取需要进行冷却系统参数设计的电池包，然后如图2所示，对获取到的目标电池包中的B个电池进行单体电池热失控实验，并收集实验过程中产生的气体，得到目标电池包产生的A种不同种类的气体，以及不同种类气体的质量m_a(a＝1，2，3，...，A)。其中，B、A分别为大于等于1的正整数。

例如，在一实施例中，基于目标电池包电池单体的数量B，以及电池单体经过单体电池热失控实验得到气体种类A以及电池单体不同种类气体的质量m_a，得到目标电池包经过单体电池热失控实验得到的气体种类A以及不同种类气体的质量B×m_a，其中，单体电池热失控实验可以采用绝热热失控测试。

S102、根据目标电池包密闭空间的体积V，得到目标电池包密闭空间内的氮气质量m_N和氧气质量m_O；

同时，如图2所示，根据目标电池包的结构可以得到目标电池包密闭空间的体积V，进而得到目标电池包密闭空间内的氮气质量m_N和氧气质量m_O。

例如，在一实施例中，根据目标电池包的结构可以得到目标电池包密闭空间的体积y，可以得到目标电池包内的空气质量m_air＝ρ_airV，标准状况下ρ_air＝1.29g/L，氮气质量分数为氧气质量分数为 进而得到目标电池包密闭空间内对应的氮气和氧气的质量：m_N＝0.756m_air，m_O＝0.233m_air。

S103、基于气体种类A以及不同种类气体的质量m_a以及目标电池包密闭空间内的氮气质量m_N和氧气质量m_O，确定参与气体燃烧反应的气体体系，并计算得到气体体系的密度ρ，定压比热容C_p，以及每种气体的摩尔分数Y_c(c＝1，2，3，...，C)，其中，气体体系中参与燃烧的气体包括C种气体，C种气体中每种气体的质量m_c(c＝1，2，3，...，C)，m_c数值为B×m_a或m_N，m_O；

根据生产的气体种类A以及不同种类气体的质量m_a以及目标电池包密闭空间内的氮气质量m_N和氧气质量m_O，可以确定参与气体燃烧反应的气体体系，其中，气体体系中参与燃烧的气体包括C种气体，C种气体中每种气体的质量m_c(c＝1，2，3，...，C)，m_c数值为B×m_a或m_N，m_O；并根据气体体系中参与燃烧的气体种类C，查询气体信息数据库可以得到每种参与燃烧的气体的等压比热容C_p，c(c＝1，2，3，...，C)，根据C种气体中每种气体的质量m_c(c＝1，2，3，...，C)以及每种参与燃烧的气体的等压比热容C_p，c(c＝1，2，3，...，C)计算得到气体体系的密度ρ，定压比热容C_p，以及每种气体的摩尔分数Y_c(c＝1，2，3，...，C)。

具体的，可以基于公式计算得到气体体系的密度ρ；

具体的，可以基于公式计算得到定压比热容C_p；

具体的，可以基于公式计算得到第c种气体的摩尔分数。

S104、基于参与气体燃烧反应的气体体系，确定燃烧的总包反应；

在确定出参与气体燃烧反应的气体体系后，进一步根据参与气体燃烧反应的气体体系确定出气体燃烧的总包反应。

S105、基于燃烧的总包反应，选择燃烧动力学模型，得到燃烧的总包反应对应的基元反应及物质，其中，燃烧动力学模型反映总包反应的燃烧过程的燃烧动力学机理，总包反应包含i个基元反应和k个物质，i和k为大于等于1的正整数；

如图2所示，并进一步根据总包反应的燃烧过程，选择能够反映该燃烧过程燃烧动力学机理的燃烧动力学模型，从而得到燃烧的总包反应对应i个基元反应及k个物质。其中，i和k分别为大于等于1的正整数。

S106、基于基元反应及物质，得到各基元反应的反应速率；

在得到燃烧的总包反应对应的基元反应及物质后，进一步根据基元反应及物质，得到各基元反应的反应速率。

例如，在一实施例中，基于公式计算得到第k种物质的反应速率，其中，第k种物质参与第k1，k2，...，kj个基元反应，第i个基元反应有Ni种物质参与反应，γ_ni表示第i个基元反应的第n种物质的反应计量系数，Y_ni表示第i个基元反应的第n种物质的摩尔分数，γ_k，i表示总包反应第k种物质参与的第i个基元反应的反应计量系数，K_fi表示第i个基元反应的反应速率常数；

第i个基元反应的反应速率常数基于公式计算得到，其中，A_fi表示第i个基元反应的前向因子，T表示气体体系温度，E_fi表示第i个基元反应的活化能，R表示气体常数，β_fi表示第i个基元反应的温度指数。在已知总包反应的情况下，可以通过查找燃烧动力学数据库得到每个基元反应的前向因子、活化能和温度指数。

S107、基于各基元反应的反应速率，得到气体燃烧的总产热速率以及各物质的摩尔分数变化速率；

在得到各基元反应的反应速率后，如图2所示，进一步根据各基元反应的反应速率，得到气体燃烧的总产热速率以及各物质的摩尔分数变化速率。

例如，在一实施例中，基于公式计算得到气体燃烧的总产热速率；

基于公式计算得到第k种物质的摩尔分数变化速率，其中，ρ表示气体体系的密度，C_p表示气体体系的等压比热容，h_k表示第k种物质的比焓，W_k表示第k种物质的摩尔质量，Y_k表示第k种物质的摩尔分数，当Y_k为0时，第k种物质不贡献产热速率。

S108、基于总产热速率和冷却系统的散热功率，得到气体体系的热平衡方程，其中，散热功率由冷却系统决定；

例如，在一实施例中，气体体系在燃烧过程中，会向目标电池包的冷却系统散热，如图2所示，根据总产热速率和冷却系统的散热功率，可以得到气体体系的热平衡方程其中，为冷却系统的散热功率。

S109、结合气体体系的热平衡方程和冷却系统的结构得到经过时间t0后的气体体系温度Tx，使用迭代方法对冷却系统的参数进行调整，调整后得到的冷却系统的参数使得经过时间t0后的气体体系温度Tx满足冷却系统的温度设计要求，其中，冷却系统的参数中的至少部分参数用于确定冷却系统的散热功率。

如图2所示，结合气体体系的热平衡方程和冷却系统的结构得到经过时间t0后的气体体系温度Tx，迭代得到冷却系统设计参数。

具体的，如图3所示，可以包括以下步骤：

S301，输入冷却系统的初始参数，计算冷却系统对应的散热功率

在冷却系统的结构为使用相变材料的类型时，散热功率为其中，冷却系统的初始参数包括：发生相变的相变材料的质量m_tr和相变潜热ΔH_tr；

在冷却系统的结构为使用风冷的类型时，散热功率为其中，冷却系统的初始参数包括：风冷系统中的对流换热面积A_tr、风冷系统中的平均对流换热系数h_tr和电池包内温度和外界环境温度的温差ΔT_tr。

S302、结合热平衡方程和散热功率对目标电池包和冷却系统进行仿真，得到经过时间t0后的气体体系温度Tx；

S303、判断气体体系温度Tx是否低于或等于目标温度T₀，若是，则进入S304，若否，则进入S305：

S304、将冷却系统的初始参数确定为冷却系统的参数；

在冷却系统的结构为使用相变材料的类型时，若气体体系温度Tx低于或等于目标温度T₀，则将当前发生相变的相变材料的质量m_tr，相变潜热ΔH_tr确定为冷却系统的参数；

在冷却系统的结构为使用风冷的类型时，若气体体系温度Tx低于或等于目标温度T₀，则将风冷系统中的平均对流换热系数h_tr，风冷系统中的热交换面积A_tr，电池包内温度和外界环境温度的温差ΔT_tr确定为冷却系统的参数。

S305、对冷却系统的初始参数进行调整。

在冷却系统的结构为使用相变材料的类型时，若气体体系温度Tx高于目标温度T₀，则对冷却系统的初始参数进行调整，直至基于调整后的参数得到的冷却系统的散热功率和热平衡方程，对目标电池包和冷却系统进行仿真得到气体体系的经过时间t0后的气体体系温度Tx低于或等于目标温度T₀，将调整后的参数确定为冷却系统的参数。其中，对冷却系统的初始参数进行调整，可以是增大相变材料的质量m_tr或加大相变潜热ΔH_tr。

在冷却系统的结构为使用风冷的类型时，若气体体系温度Tx高于目标温度T₀，则对冷却系统的初始参数进行调整，直至基于调整后的参数得到的冷却系统的散热功率和热平衡方程，对目标电池包和冷却系统进行仿真得到气体体系的经过时间t0后的气体体系温度Tx低于或等于目标温度T₀，将调整后的参数确定为冷却系统的参数。其中，对冷却系统的初始参数进行调整，可以是增加对流换热面积A_tr或者增加平均对流换热系数h_tr。

综上所述，本发明通过基于电池气体燃烧模型的设计，可利用模型的仿真结果代替实验，降低了设计的成本并缩短了设计周期，有效解决了电池包的热失控实验危险性大、操作困难成本高的缺点，有效保证了电池包在热失控后的安全性。

如图4所示，为本发明公开的一种电池包冷却系统参数设计装置实施例的结构示意图，所述装置可以包括：

第一得到模块401，用于对目标电池包进行单体电池热失控实验，得到目标电池包产生的气体种类A以及不同种类气体的质量m_a(a＝1，2，3，...，A)，其中，所述目标电池包包括B个电池，B、A为大于等于1的正整数；

第二得到模块402，用于根据目标电池包密闭空间的体积V，得到目标电池包密闭空间内的氮气质量m_N和氧气质量m_O；

第一确定模块403，用于基于气体种类A以及不同种类气体的质量m_a以及目标电池包密闭空间内的氮气质量m_N和氧气质量m_O，确定参与气体燃烧反应的气体体系，并计算得到气体体系的密度ρ，定压比热容C_p，以及每种气体的摩尔分数Y_c(c＝1，2，3，...，C)，其中，气体体系中参与燃烧的气体包括C种气体，C种气体中每种气体的质量m_c(c＝1，2，3，...，C)，m_c数值为B×m_a或m_N，m_O；

第二确定模块404，用于基于参与气体燃烧反应的气体体系，确定燃烧的总包反应；

第三得到模块405，用于基于燃烧的总包反应，选择燃烧动力学模型，得到燃烧的总包反应对应的基元反应及物质，其中，燃烧动力学模型反映总包反应的燃烧过程的燃烧动力学机理，总包反应包含i个基元反应和k个物质，i和k为大于等于1的正整数；

第四得到模块406，用于基于基元反应及物质，得到各基元反应的反应速率；

第五得到模块407，用于基于各基元反应的反应速率，得到气体燃烧的总产热速率以及各物质的摩尔分数变化速率；

第六得到模块408，用于基于总产热速率和冷却系统的散热功率，得到气体体系的热平衡方程，其中，散热功率由所述冷却系统决定；

调整模块409，用于结合气体体系的热平衡方程和冷却系统的结构得到经过时间t0后的气体体系温度T_x，使用迭代方法对冷却系统的参数进行调整，调整后得到的冷却系统的参数使得经过时间t0后的气体体系温度Tx满足冷却系统的温度设计要求，其中，冷却系统的参数中的至少部分参数用于确定冷却系统的散热功率。

综上所述，本实施例公开的电池包冷却系统参数设计装置的工作原理，与上述电池包冷却系统参数设计方法的工作原理相同，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。