今天來聊一下電動汽車電池的模擬。利用的還是Dymola軟體和其中的商業庫,這次的重點介紹BatteryLibrary電池庫。本文會介紹這個電池庫的主體結構,並且展示兩個電池模擬相關的模型,最後配合上Cooling庫展示電池熱管理的相關模型。

目錄

一,電池庫的簡介

二,電池庫模擬案例介紹

三,電池熱管理模擬案例

正文:

一,電池庫的簡介

電池庫中包含了多種形式的電池模型和其相關模型,為電池的模擬和研究提供了一個整體的解決方案。電池庫可以應用於各種維度的電池研究,例如電池溫度分佈,壽命研究,控制系統的開發和評估。其中主要包括以下幾個package。

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

Common package

這個package中包含了常用的函式,圖示,型別定義,材料性質和介面。

Cells package

這個package中提供了單電池模型,並且提供了一些基本的元件,可以很方便的定製使用者需要的電池模型。

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

Packs package

這個package中包含了一些模板,模型和縮放和離散的電池組模型。縮放的電池組模型可以評估單個電池單元的效能,並且可以等比例擴充套件到預期的數量的電池組模型。離散的電池組模型會分別計算每一個電池的效能。

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

BMS package

這個package中包含了簡單的電池管理系統。其中包含了檢測閥值的觀察器,避免超過電流電壓閥值的限制器和一個預測模型。

Parameter fitting package

Fitting package中包括的模型可以用於引數擬合,可以應用於電池壽命,電氣, BMS和電化學領域。擬合採用的是Python指令碼,並且使用了來自SciPy的最佳化演算法。

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

Electrochemical package

其中包含了一些可以預測電池基本狀態下的內部空間分佈,比如說鋰離子和電勢在電解液和活性固體電極材料的空間分佈。

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

二,電池庫模擬案例介紹

1,該測試用於根據從車輛駕駛操作中獲得的真實負載曲線,確定動態功率能力、放電和充電條件下的歐姆電阻,以及作為SOC和溫度函式的DUT的OCV。

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

Power and internal resistance test according to ISO 12405-2 7。3

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

模擬結果,電池電流和電壓

2,基於Wang06的LiC6|LiCo2O2電池的25c放電。初始SOC設定為SOC=0。5。固相(表面和體)中的濃度、反應電流和電解質相中的濃度用空間圖表示。

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

Discharge25C

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

電池模型的介紹

三,電池熱管理模擬案例

下圖為一個簡單的電池冷卻案例,包括水泵,冷板,控制閥和水箱。熱負載是一個排列在4x4電池網格中的電池組。電池組在給定的充放電電流下進行充放電,可在迴圈元件中設定soc擺動。

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

BatteryCoolingCircuit

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

電池的電流和電壓

基於BatteryLibrary的電動汽車電池模擬(Dymola模型庫介紹4)

冷板的總換熱量和進出口水溫

由於後期水泵的轉速下降,水溫有一個明顯的上升。總換熱量還是保持在一個穩定的區間。

透過這個電池庫,我們可以省去大量的電池的建模工作,直接在Dymola中呼叫電池模型組建相應的模擬系統。可以透過案例介紹看出此模型庫的功能強大,並且可以和其他的模型庫聯合使用,構建更加複雜的多物理系統聯合模擬模型。

更進一步的,透過電池,電機,冷卻模組,空調模組的組合構建出電動汽車熱管理系統,為電動汽車熱管理這樣的多物理系統耦合的工程開發提供強有力的模擬支援。

如有侵權,聯絡刪除。本人主要從事空調,熱管理模擬相關工作,對電池內容瞭解較少,如有不妥之處,還望不吝賜教,謝謝。