电池热管理系统仿真分析流程.docx

电池热管理系统开发仿真分析流程图一电池热管理开发流程电池包的冷却有风冷和液冷两种方式研究表明风冷方式易实现，但电池包温度梯度变化较大，不利于电池稳定工作通过冷却液与空调系统的制冷剂进行换热的液冷方式逐渐成为主流对新能源汽车电池热问题的科学管理，需要考虑多个系统的相互影响备系统之间如电池包冷却与汽车空调系统、电机冷却系统、电控冷却系统等多个系统存在不同程度的耦合这样在做电池系统温度控制策略、热管理时就要同时分析与其他系统的影响关系解决方案：为了解决电池热管理中，流体系统之间复杂的耦合关系，可以采用Dymola软件的蒸发循环库、液冷库、电池库等搭建一维仿真模型去模拟整个模型系统，分析不同系统的耦合关系，从而实现对复杂系统的优化控制CooMO00IK00|WTraCOP蒸发循环模型基础电气元件模型■ns传热单元模型液体冷却镇殳电也斥分忻尴型图二DymoIa模型库Dymola软件具有丰富的模型库，采用基础库与商业库可以方便的搭建电池热管理系统蒸发循环库涵盖了市面上几乎所有主流的制冷剂，有着精确的两相流模型和根据结构建模的换热器模型；考虑元件生热和温度对元件电气性能影响的电阻、二极管、晶闸管、电机等基础元件模型；具有热容、热传导、对流、辐射、温度、热流边界条件等的传热元件模型；可用于电池液流管路建模、部件选型、系统性能研充的液冷库中包括管路、控制阀、恒温阀、泵、风机、换热器、膨胀箱等模型；考虑电池单体的差异和温度对电池容量、外特性影响的ModeIon电池库，可用于分析电池的电、热、寿命等方面的特性。

对于电池热管理而言，控制系统是必不可少Dymola基础库中包含用于控制、逻辑建模的模型库，可用于搭建控制系统另外也可以通过FMT接口导入控制模型对应的FMU通过Simulink搭建控制律模型，并将模型转为FMU导入Dymola中，可与电池系统模型、加热/冷却系统模型进行联合仿真Dymola中搭建的控制系统模型控制系统的FMUWADymola图三控制系统模型采用Dymola软件提供的蒸发循环库，可搭建热管理系统的空调系统模型;采用Dymola软件中的液冷库可以搭建电池冷却循环、发动机冷却循环和功率电子元件冷却循环等；采用Dymola软件中的电池库可以搭建电机、电池等组成的电池驱动系统蒸发循环库、液冷库及其他模型库可以无缝连接组成大系统，便于热管理模型系统仿真分析Dymola还可搭建控制算法，同时其也可以通过Simulink接口，调用Matlab/Simulink软件的控制算法，实现热管理系统控制模型与仿真物理模型之间的联合仿真，用于控制策略的设计、验证，使工程师更好的设计热管理系统模型应用案例图四为采用Dymola软件搭建的电池热管理一维仿真模型左侧红色点划线区域为采用蒸发循环库搭建的空调系统蒸发循环；中间红色点划线区域为采用液冷库搭建的电池冷却循环；蒸发循环与冷却循环之间黑色实线区域为冷却液与制冷剂之间的换热单元；最右边红色实线区域为电机电池等元件组成的驱动系统。

图四电池管理系统一维仿真电池电机供电、电机驱动负载，电池产生的热量通过液冷循环与空调系统之间的换热器实现冷却液与制冷剂之间的热量交换，然后通过空调系统传到发动机舱，最后热量被空气带走图5为不同泵的转速下电池包温度变化曲线改变冷却循环中泉的转速可以将流过电池包的冷却液温度保持在所需要的温度范围图五液冷泵不同转速下电池包温度变化曲线图六为在搭建的模型系统基础上添加简单控制系统模型，模型运行中可实时查看蒸发循环压嬉图，监测系统运行状况蓝色区域检测蒸发器出口温度，通过控制变排量压缩机排量保证蒸发器出口温度恒定黑色区域通过调节冷却循环中泵的转速和蒸发循环中冷凝器空气侧空气流量使电池温度保持在所需的温度范图六简单控制模型Cetl_Q_flow图七不同散热功率下电池包温度变化曲线系统的散热量,从而使电池包温度稳定在合理的范围内o图七所示，电池包设定温度（红色）与实际温度（绿色）变化关系，在100s时电池包发热功率突然降低,功率突然降低,电池包温度也发生变化，但通过调节冷却泵转速与冷凝器侧风扇转速快速调节采用Dymola-维仿真软件可以完成仿真模型系统搭建与仿真分析所搭建模型既可以用于II模型匹配设计、元件选型也可以用于系统仿真进行模型系统能量分配分析。

还可以作为仿真模型，作为被控对象用于控制策略设计、验证控制模型的准确度及控制效果CFD仿真项目:1. 冷却系统流动分析、流阻分析、流动均匀性分析电池模组温度场稳态分析2. 电池模组温度场瞬态分析整包温度场稳态分析3. 整包温度场瞬态分析MidPacfcTempvt(heatftowrale]vs(v^dolj■ 21731307895□ 398481489066□ 579651670236□ 760821851406■ 941W2。