В этом примере моделируется система управления теплом электромобиля аккумуляторной батареи. Система состоит из двух контуров охлаждающей жидкости, контура охлаждения и контура ОВКВ кабины. Тепловой нагрузкой являются батареи, силовой агрегат и кабина.
Две петли хладагента могут быть соединены вместе в последовательном режиме или удерживаться раздельными в параллельном режиме с использованием четырехходового клапана. В холодную погоду контуры охлаждающей жидкости находятся в последовательном режиме, так что тепло от мотора греет батареи. При необходимости нагреватель может обеспечить дополнительное тепло. В теплую погоду контуры охлаждающей жидкости остаются в последовательном режиме и как батареи, так и силовой агрегат охлаждаются радиатором. В жаркую погоду контур теплоносителя переключается в параллельный режим и разделяется. Один контур охлаждает силовой агрегат с помощью радиатора. Другой охлаждает батареи с помощью холодильника в контуре охлаждения.
Контур охлаждения состоит из компрессора, конденсатора, ресивера жидкости, двух расширительных клапанов, холодильника, испарителя. Охладитель используется для охлаждения хладагента в жаркую погоду, когда одного радиатора недостаточно. Испаритель используется для охлаждения кабины транспортного средства при включении кондиционера. Компрессор управляется таким образом, что конденсатор может рассеивать тепло, поглощаемое либо холодильником, либо испарителем.
Контур ОВКВ состоит из вентилятора, испарителя, ПТК-нагревателя и кабины транспортного средства. Нагреватель PTC обеспечивает нагрев в холодную погоду; испаритель обеспечивает кондиционирование воздуха в жаркую погоду. Управление вентилятором осуществляется для поддержания заданной уставки температуры в кабине.
Эта модель имеет три настроенных сценария. Сценарий ездового цикла моделирует условия вождения в 30-градусную погоду с включенным кондиционером. Скорость транспортного средства основана на NEDC, за которой следует 30 мин высокой скорости, чтобы протолкнуть тепловую нагрузку батареи. Сценарий охлаждения моделирует стационарное транспортное средство в погоде 40 ° C с включенным кондиционером. Наконец, сценарий холодной погоды моделирует условия движения при температуре -10 ° C, что требует, чтобы нагреватель батареи и нагреватель PTC нагревали батареи и кабину соответственно.
Эта подсистема устанавливает условия окружающей среды и входные данные системы для выбранного сценария. Потребность в токе батареи и тепловая нагрузка силового агрегата являются функцией скорости транспортного средства на основе табулированных данных.
Эта подсистема состоит из всех контроллеров насосов, компрессора, вентилятора, воздуходувки и клапанов в системе терморегулирования.
Четырехходовой клапан в этой подсистеме управляет работой контура охлаждающей жидкости в параллельном или последовательном режиме. При подключении портов A и D и подключении портов C и B он находится в параллельном режиме. Два контура хладагента разделены собственными резервуарами хладагента и насосами.
При подключении портов A и B и подключении портов C и D он находится в последовательном режиме. Два контура хладагента объединяются, и два насоса синхронизируются для обеспечения одинакового расхода.
Этот насос приводит в действие контур охлаждающей жидкости, который охлаждает зарядное устройство, двигатель и инвертор.
Эта подсистема моделирует рубашку хладагента вокруг зарядного устройства, которая представлена источником расхода тепла и тепловой массой.
Эта подсистема моделирует рубашку охлаждающей жидкости вокруг двигателя, которая представлена источником расхода тепла и тепловой массой.
Эта подсистема моделирует рубашку хладагента вокруг инвертора, которая представлена источником расхода тепла и тепловой массой.
Радиатор представляет собой прямоугольный трубчато-ребристый теплообменник, который рассеивает тепло хладагента в воздух. Воздушный поток приводится в движение скоростью транспортного средства и вентилятором, расположенным позади конденсатора.
В холодную погоду радиатор обходят, чтобы тепло от силового агрегата можно было использовать для прогрева батарей. Этим управляет трехходовой клапан, который либо направляет хладагент в радиатор, либо обходит радиатор.
Этот насос приводит в действие контур охлаждающей жидкости, который охлаждает батареи и преобразователь постоянного тока.
Предполагается, что охладитель является кожухотрубным теплообменником, который позволяет хладагенту поглощать тепло от хладагента.
Охладитель работает в режиме включения-выключения в зависимости от температуры батареи. Этим управляет трехходовой клапан, который либо направляет хладагент в охладитель, либо обходит охладитель.
Нагреватель батареи моделируется как источник расхода тепла и тепловой массы. Он включается в холодную погоду, чтобы довести температуру батареи выше 5 ° C.
Эта подсистема моделирует рубашку хладагента вокруг преобразователя DC-DC, который представлен источником расхода тепла и тепловой массой.
Батареи смоделированы в виде четырех отдельных пакетов, окруженных рубашкой охлаждающей жидкости. Батарейные батареи генерируют напряжение и тепло в зависимости от потребности в токе. Предполагается, что хладагент протекает в узких каналах вокруг аккумуляторных батарей.
Каждый аккумуляторный блок моделируется как пакет литий-ионных элементов в сочетании с тепловой моделью. Тепло генерируется на основе потерь энергии в ячейках.
Компрессор управляет потоком в контуре хладагента. Он регулируется для поддержания давления 0,3 МПа в холодильнике и испарителе, что соответствует температуре насыщения около 1 ° С.
Конденсатор представляет собой прямоугольный трубчато-ребристый теплообменник, который рассеивает тепло хладагента в воздух. Воздушный поток приводится в действие скоростью транспортного средства и вентилятором. Приемник жидкости обеспечивает хранение хладагента и позволяет только переохлажденной жидкости поступать в расширительные клапаны.
Этот расширительный клапан измеряет поток хладагента в охладитель для поддержания номинального перегрева.
Этот расширительный клапан измеряет поток хладагента в испаритель для поддержания номинального перегрева.
Испаритель представляет собой прямоугольный трубчато-ребристый теплообменник, который позволяет хладагенту поглощать тепло из воздуха. Он также осушает воздух, когда воздух является влажным.
Вентилятор управляет потоком воздуха в контуре ОВКВ. Управление осуществляется для поддержания уставки температуры кабины. Источник воздуха может поступать из окружающей среды или из рециркулированного воздуха кабины.
Рециркуляционная заслонка смоделирована в виде двух ограничений, работающих противоположным образом для подачи окружающего воздуха или воздуха в кабине к воздуходувке.
Нагреватель PTC моделируется как источник расхода тепла и тепловой массы. Включается в холодную погоду для обеспечения обогрева кабины транспортного средства.
Кабина транспортного средства моделируется как большой объем влажного воздуха. Каждый пассажир в транспортном средстве является источником тепла, влаги и CO2.
Эта подсистема моделирует тепловое сопротивление между салоном и внешней средой.
Следующий объем показывает скорость транспортного средства, теплоотдачу, температуру салона, температуру компонентов и управляющие команды для сценария ездового цикла. В начале контур теплоносителя находится в последовательном режиме. Примерно через 1100 с он переключается в параллельный режим и холодильник используется для поддержания батарей ниже 35 ° C.
