Yazılım modeline göre pil termal yönetim sistemi nasıl tasarlanır?
Batarya termal yönetiminin ana işlevleri şunları içerir: batarya sıcaklığının doğru ölçümü ve izlenmesi; batarya paketi sıcaklığı çok yüksek olduğunda etkili ısı dağılımı; düşük sıcaklık koşulları altında hızlı ısıtma; batarya paketi sıcaklık alanının eşit dağılımını sağlama; batarya soğutma sistemi ve diğer ısı dağıtma birimleri eşleşme.
Şekil 1 Batarya termal yönetimi ilişki şeması
Pil takımı, hava ile soğutma ve sıvı soğutma ile soğutulabilir. Çalışmalar, hava soğutma yönteminin uygulanmasının kolay olduğunu, ancak pil takımının sıcaklık gradyanının büyük ölçüde değiştiğini, bu da pilin kararlı çalışmasına elverişli olmadığını göstermiştir. Soğutma sıvısı ile iklimlendirme sisteminin soğutucusu arasında ısı alışverişi yapan sıvı soğutma yöntemi, giderek ana akım haline geldi. Yeni enerjili araç akülerindeki termal sorunun bilimsel yönetimi, birden fazla sistemin karşılıklı etkisinin dikkate alınmasını gerektirir.
Çeşitli sistemler arasındaki etki ilişkisi Şekil 1'de gösterilmektedir. Akü grubu soğutması ve otomobil klima sistemi, motor soğutma sistemi, motor soğutma sistemi ve diğer sistemler farklı derecelerde kuplajlara sahiptir. Bu şekilde batarya sistemi sıcaklık kontrol stratejisi ve termal yönetim yapılırken diğer sistemlerle olan etki ilişkisinin aynı anda analiz edilmesi gerekir.
çözüm
Batarya termal yönetiminde akışkan sistemleri arasındaki karmaşık bağlantı sistemini çözmek için, Dymola yazılımının buharlaşma döngüsü kitaplığı, sıvı soğutma kitaplığı ve batarya kitaplığı kullanılarak tek boyutlu simülasyon modelleri oluşturulabilir. Tüm model sistemini simüle etmek için, karmaşık sistemin kontrolünü gerçekleştirmek için farklı sistemler arasındaki bağlantı ilişkisini analiz edin.
Şekil 2Dymola model kitaplığı
Dymola yazılımının zengin bir model kitaplığı vardır ve temel kitaplık ve ticari kitaplık, bir pil termal yönetim sistemini kolayca oluşturmak için kullanılabilir. Evaporatif döngü kitaplığı, doğru iki fazlı akış modelleri ve yapısal modellemeye dayalı ısı değiştirici modelleri ile piyasadaki hemen hemen tüm ana soğutucu akışkanları kapsar; dirençler, diyotlar, tristörler, Motorlar gibi temel eleman modelleri; ısı kapasitesi, ısı iletimi, taşınım, radyasyon, sıcaklık, ısı akışı sınır koşulları vb. İle ısı transfer elemanı modelleri.
Akü sıvı akış boru hattı modellemesi, bileşen seçimi ve sistem performansı araştırması için kullanılabilecek sıvı soğuk hava deposu, boru hatları, kontrol vanaları, termostatik vanalar, pompalar, fanlar, ısı eşanjörleri, genleşme tankları gibi modelleri içerir; pil hücrelerinin farkını göz önünde bulundurun Pil kapasitesini ve dış özellikleri sıcaklığa göre etkileyen Modelon pil kitaplığı, pilin elektriğinin, ısısının ve ömrünün özelliklerini analiz etmek için kullanılabilir.
Batarya termal yönetimi için kontrol sistemi çok önemlidir. Dymola temel kütüphanesi, bir kontrol sistemi oluşturmak için kullanılabilen kontrol ve mantık modelleme için bir model kütüphanesi içerir. Ek olarak, kontrol modeline karşılık gelen FMU, Simulink aracılığıyla kontrol yasası modelini oluşturmak için FMI arabirimi aracılığıyla da içe aktarılabilir ve model FMU'ya dönüştürülebilir ve pil sistemi modeli ve ısıtma / soğutma sistemi modeli ile birlikte simüle edilebilen Dymola'ya aktarılabilir.
Şekil 3 Kontrol sistemi modeli
Dymola yazılımı tarafından sağlanan buharlaştırma döngüsü kitaplığı, termal yönetim sisteminin klima sistemi modelini oluşturmak için kullanılabilir; Dymola yazılımındaki sıvı soğutma kitaplığı, pil soğutma döngüleri, motor soğutma döngüleri ve güç elektroniği bileşenlerinin soğutma döngüleri oluşturmak için kullanılabilir; Dymola yazılımındaki pil kitaplığı kullanılabilir. Motorlar, bataryalar vb. İçeren bir batarya tahrik sistemi kurulabilir. Buharlaşmalı sirkülasyon kitaplığı, sıvı soğuk depolama ve diğer model kitaplıkları, termal yönetim model sisteminin simülasyon analizi için uygun olan büyük bir sistem oluşturmak için sorunsuz bir şekilde bağlanabilir.
Dymola ayrıca kontrol algoritmaları oluşturabilir.Aynı zamanda, termal yönetim sisteminin kontrol modeli ile kontrol stratejilerinin tasarımı ve doğrulanması için simülasyon fiziksel modeli arasındaki ortak simülasyonu gerçekleştirmek için Simulink arayüzü üzerinden Matlab / Simulink yazılımının kontrol algoritmasını çağırabilir. Mühendisler, termal yönetim sistemi modellerini daha iyi tasarlar.
Başvurular
Şekil 4, Dymola yazılımı ile oluşturulmuş batarya termal yönetiminin tek boyutlu bir simülasyon modelidir. Soldaki kırmızı noktalı çizgi alanı, buharlaşma döngüsü kitaplığı tarafından oluşturulan klima sisteminin buharlaşma döngüsüdür; ortadaki kırmızı noktalı çizgi alanı, sıvı soğuk depo tarafından oluşturulan pil soğutma döngüsüdür; buharlaşma döngüsü ile soğutma döngüsü arasındaki siyah düz çizgi alanı, soğutucudur ve Soğutucular arasındaki ısı değişim birimi; en sağdaki kırmızı düz çizgi alanı, motor pilleri gibi bileşenlerden oluşan sürücü sistemidir.
Şekil 4 Pil yönetim sisteminin tek boyutlu simülasyonu
Akü, motor tarafından çalıştırılır ve motor yükü çalıştırır.Akü tarafından üretilen ısı, sıvı soğutma döngüsü ve klima sistemi arasındaki ısı eşanjörü vasıtasıyla soğutucu ve soğutucu arasında değiştirilir ve ardından klima sistemi ile motor bölmesine aktarılır ve son olarak ısı havaya aktarılır. paket servisi. Şekil 5, farklı pompa hızlarında pil takımının sıcaklık değişim eğrisini göstermektedir. Soğutma çevriminde pompanın hızının değiştirilmesi, batarya paketinden akan soğutucunun sıcaklığını gerekli sıcaklık aralığında tutabilir.
Şekil 5 Sıvı soğutmalı pompanın farklı hızlarında pil takımının sıcaklık değişim eğrisi
Şekil 6, inşa edilmiş model sistem temelinde eklenen basit bir kontrol sistemi modelidir.Modelin çalışması sırasında, sistemin çalışma durumunu izlemek için buharlaşma döngüsünün basınç entalpi diyagramı gerçek zamanlı olarak görüntülenebilir. Mavi alan, evaporatörün çıkış sıcaklığını tespit eder ve değişken deplasmanlı kompresörün yer değiştirmesini kontrol ederek evaporatörün sabit bir çıkış sıcaklığını sağlar. Siyah alan, soğutma çevriminde pompanın hızını ve buharlaşma çevriminde kondenser hava tarafındaki hava akışını ayarlayarak batarya sıcaklığını gerekli sıcaklık aralığında tutar.
Şekil 6 Basit kontrol modeli
Şekil 7 Farklı ısı yayma gücü altında pil takımının sıcaklık değişim eğrisi
Şekil 7, pil takımının ayarlanan sıcaklığı (kırmızı) ile gerçek sıcaklık (yeşil) arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Pil takımının ısıtma gücü 100s'de aniden azalır ve pil takımının sıcaklığı da değişir, ancak soğutma pompasının ve kondenser tarafının hızı ayarlanır. Fan hızı, sistemin ısı dağılımını hızlı bir şekilde ayarlar, böylece pil paketi sıcaklığı makul bir aralıkta sabitlenir.
sonuç olarak
Dymola tek boyutlu simülasyon yazılımını kullanmak simülasyon modeli sistem yapımını ve simülasyon analizini tamamlayabilir. Oluşturulan model, model sistem enerji dağıtım analizi için model eşleştirme tasarımı, bileşen seçimi ve sistem simülasyonu için kullanılabilir. Ayrıca, mühendislerin sistem performansı anlayışını iyileştirmek için bir simülasyon modeli olarak kullanılabilir ve kontrol stratejilerini tasarlamak ve kontrol modelinin doğruluğunu ve kontrol etkisini doğrulamak için kontrollü bir nesne olarak kullanılabilir.
