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电池包温控策略模拟
2020-05-04 23:04:51· 来源：STAR CCM Online
一、背景电动车成败除了电池本身性能外，电池管理系统(BatteryManagement System, BMS)与电能管理系统(Energy ManagementSystem, EMS)也是最关键核心技术。BMS是
一、背景
电动车成败除了电池本身性能外，电池管理系统(BatteryManagement System, BMS)与电能管理系统(Energy ManagementSystem, EMS)也是最关键核心技术。BMS是对电池进行管理的系统，通常具有量测电池电压的功能，防止或避免电池过放电、过充电、过温度…等异常状况出现。透过BMS系统可将电池资讯传送至EMS来进行整车能量管理，结合适当的控制策略，达到有效且高效使用电池的目的。在新能源汽車研发工程师使用STAR-CCM+软件对电池性能进行电化学/热流模拟，同时有需要实现温控策略模拟。本报告拟介绍电池温度监控，自动控制电池发热源策略，符合BMS/EMS管理系统需求。
二、研究目的
在本研究中，拟实现电池包充放电时发热源控制策略:
(1)电池包最高温 < 30 ℃时, 电池包发热功率 100 W;
(2)电池包最高温 ≧30 ℃时, 电池包发热功率 30 W;
三、研究方法
对电池包进行热仿真，初始温度28 ℃，为简化问题只对电池包进行热传导模拟。本问题关键技术在如何提取当前(或上一步)时间步温度为判定条件，实现电池包发热功率控制策略。
1. STAR-CCM+ 可获得当前(Current)温度统计监测值;
2. 软件无法直接提供上一步(Old)温度统计监测值。我们可间接藉由向后移动平均(Report Statistic mean of Last N samples )，方法如下:
（ 1） 在 Reports, 选取 Statistic Report
（2）Statistic: mean
（3）Sample collection policy:Last N Samples
（4）Monitor: 选取当前 (Current) 温度统计监测值
（5）Sample Count( 平均样本数) : 设定为 1 。
*补充: ReportStatistic mean of Last N samples(向后移动平均)
10个依序数据数列[X1,X2,X3,X3,X4,X5,X6,…X10]=[1,2,3,4,5,6,…10]
Case 1: 选取平均样本数为1
当下数据是X2，在此时选取平均样本数为1的向后移动平均为X1。
当下数据是X3，在此时选取平均样本数为1的向后移动平均为X2。
Case 2: 选取平均样本数为2
当下数据是X3，在此时选取平均样本数为2的向后移动平均为：
1/2*Sum (X1:X2)。
当下数据是X4，在此时选取平均样本数为2的向后移动平均为：
1/2*Sum (X2:X3)。
Case 3: 选取移动平均样本数为5
当下数据是X6，在此时选取平均样本数为5的向后移动平均为：
1/5*Sum (X1:X5)。
当下数据是X7，在此时选取平均样本数为5的向后移动平均为：
1/5*Sum (X2:X6)。
3.热源设定步骤如下:
(1) 在Tools/ Parameter设定: 初始温度(Init_Temp), 触发控制温度(Temp_Trig), 高发热热源(Heatsource_H), 低发热热源(Heatsource_L)
(2) 在Tools/Field Function: 定义Heatsource:
(3) 在Regions设定发热功率源项：
四、结果
根据监测温度触发，电池包热源自动转换。
五、讨论
1. 本方法可应用于电池包风冷/液冷流量管理。电池主要供应电动车动力能量，行驶里程数是主要考量因素。对于电池包热管理冷却也需要控制策略，达到电池安全与经济的多目标需求。
2. 在建筑暖通(HVAC)模拟温控器（Thermostat）操作也可以适用。
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