仿真电池热行为并设计电池热管理系统
电池热管理系统通过调节电池的温度条件来保持电池安全高效地运行。高电池温度会加速电池老化并带来安全风险,而低温度会导致电池容量下降和充电/放电性能减弱。
电池热管理系统通过在电池过热时散热或过冷时供热来控制电池的工作温度。工程师会使用主动、被动或混合热传递凯发官网入口首页的解决方案来调节这些系统的电池温度。主动凯发官网入口首页的解决方案通常通过风扇或推动工作流体(如空气、水或其他液体)来降低或提高电池温度。在被动凯发官网入口首页的解决方案中,导热材料做成的散热片或管道会从电池中。混合凯发官网入口首页的解决方案兼具主动和被动凯发官网入口首页的解决方案的关键设计特征。
创建仿真热传递过程的电池散热软件模型可以帮助工程师分析设计参数的权衡、评估性能和实现控制算法。工程师可以使用 matlab® 和 simulink® 设计能够确保电池组在各种工况下安全地提供最优性能的电池热管理系统,。
捕获电池热行为
使用 simscape™ 和 simscape battery™,您可以从电芯级别开始创建模型,然后添加环境温度影响、热界面材料和来创建更具代表性的模型。通过定义到环境、冷却剂和冷却板位置的热路径,您可以从电池到电池、电池到板和电池到环境的角度考虑热传递。simscape battery 提供支持不同流配置的预置冷却板模块,包括、和。
将这些冷却板离散化为各个元素可以很好地捕获电池和冷却剂流之间的动态交互产生的温度分布。
电池组级热模型可通过并将模块排列在电池组内来构建。simscape 内置的电池组模型使用反映实际系统并可以随着电池数量的增加而扩展的电气和热网络。您可以对不同老化程度的电池组执行,以满足寿命终止 (eol) 时的保修标准。
冷却/加热系统建模
您可以使用 simscape 和 simscape fluids™ 中气体、液体和热效应领域的模块对主动、被动或混合冷却/加热凯发官网入口首页的解决方案进行建模。您还可以通过绘制示意图来放置、、和,从而探索冷却/制热系统的架构。对于液体回路系统,您可以对以下各项进行建模:存放储备流体的扩展流体箱;在电芯附近引导工作流体的冷板;具有泵、流路径和阀门的电机驱动循环系统;以及不同类型的热交换器,例如有线加热器或散热器。在创建冷却/加热系统模型后,您可以运行仿真,通过探索组件选型和系统参数来细化设计,以及满足散热和功耗等要求。
生成代码并执行硬件在环 (hil) 测试
使用 embedded coder® 和 hdl coder™,您可以自动生成可读的、优化的 c/c 或 hdl 代码,用于在或 fpga/soc 目标上部署电池热管理系统软件。您还可以为被控对象模型生成代码,并执行硬件在环 (hil) 测试。simscape battery 包括可充当电池和电池监督电路之间接口的。通过将这些模块与实时硬件结合使用,您可以将电池仿真连接到现实世界的电池平衡硬件。支持您用来测试电池热管理系统,从而取代耗时且高成本的硬件测试。这可以降低在危险的测试条件下损坏电池硬件的风险,让您可以在各种工况(包括极端温度、恶劣工作条件和故障)下测试电池热管理系统。
示例和操作方法
simscape battery 示例
simscape electrical 和 simscape fluids 示例
视频
用户案例
软件参考
另请参阅: 电池模型, 电池管理系统, 电池荷电状态, 仿真软件, 建模和仿真, simulink 在电气化中的应用, pid 调节