发布时间 : 星期六 文章新能源汽车电池热管理系统设计更新完毕开始阅读
新能源汽车电池热管理系统设计
电池包作为电动汽车上装载电池组的主要储能装置，是混动/电动汽车 的关键部件，其性能直接影响混动/电动汽车的性能。目前电池普遍存在比能量 和比功率低、循环寿命短、使用性能受温度影响大等缺点。由于车辆空间有限， 电池工作中产生的热量累积，会造成各处温度不均匀从而影响电池单体的一致 性。从而降低电池充放电循环效率，影响电池的功率和能量发挥，严重时还将 导致热失控，影响系统安全性与可靠性。为了使电池组发挥最佳的性能和寿命， 需要对电池进行热管理，将电池包温度控制在合理的范围内。
电池热管理的主要功能包括：电池温度的准确测量和监控；电池组温度 过高时的有效散热；低温条件下的快速加热；保证电池组温度场的均匀分布； 电池散热系统与其他散热单元的匹配。
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。各系统之间的影响关系如解决方案 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，分析不同系统之间的耦合关系，从而实现对复杂系统的优化控制。
蒸发循环模型
基础电气元件模型
传热单元模型
液体冷却模型
电池库分析模型
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、系统性能研究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 Modelon 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 FMI 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 FMU 导入 Dymola
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
电池为电机供电、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。 总结
采用 Dymola 一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可以提升工程师对系统性能的理解，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。 tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！