电池热管理仿真（五）：一维仿真简介
今天这篇文章主要想简单介绍下一维仿真，让读者对一维系统仿真有个初步的了解。同时分析下一维仿真与三维仿真的区别，能更好的帮助理解这两者的区别。
说实话，笔者自使用一维仿真以来也没见过对一维仿真概念阐述的比较准确的，有点只可意会不可言传的感觉。我们经常看到软件介绍“多学科领域复杂系统仿真平台”，其实这概括了一维仿真的优势，“多学科”和“系统仿真”，这里的多学科指热、电、流体和车辆动力学等等物理量之间的耦合仿真。而广义上的系统可大可小，车辆工程问题中整车也是个系统，一个零部件也可以是系统，所以一维里的“系统”是指相对比较大，比较综合的系统。其实，一维仿真一个最基本的概念就是质点（lamped mass，也叫集总参数点），就是将所有物理量集中在一个点，该点的物理值是均匀的，物理量只随时间变化而变化，不随空间尺寸变化而变化。而点是零维系统，将点与点之间用线连接，就是有了物理量的传递以后才构建成了一维系统。举个简单的EV整车动力模型的例子，下图模型只用几个质点（电池，电机，车辆阻力和速度路谱等）连接在一起，用来计算电机转速扭矩，整车能耗和续驶里程等等物理量。而其中电池就是一个质点，在此模型里不考虑电池包内的温差等问题，所以在任意特定时刻，电池内的温度都是均匀的，它只表示出电压，SOC和内阻等物理特性。另外，一维系统仿真另一个特点就是开头提到的“多科学”，可以将工程开发问题放在同一个平台下面进行研究，比如上面的动力模型，可以联合高低压回路，电池电机热管理模型进行能量流分析，若将一维物理模型看成被控单元，还能跟控制器模型联合仿真进行MIL和HIL测试等。概念性的东西讲了这么多，那么一维仿真与三维到底什么区别呢，下面笔者拿某款一维仿真软件的一个demo，同时用三维软件也做这个仿真，从分析得到的结果看，应该能更好的理解这两者之间的区别。一根截面积为100mm^2，长度为20mm的长方形铝管，铝管的初始温度为20℃，最左端为T=40℃的热源，其他面为绝热壁面，求瞬态25s铝管的温度变化情况。
下图就是用三维仿真软件计算结果，我们可以直观地看到整个铝管的空间上温度分布变化趋势，可以说是三维的一大优势，能够详细的了解任意位置的物理量。
在一维仿真中，可以将铝管离散（Discretization）成左右两个质点，左边的铝块物理属性就集中在左边点，右边的铝块物理属性集中在右边点。在一维仿真软件中，整个铝管导热问题就采用两个热容单元，两者之间采用热传导单元连接的方式来求解此问题。在设置相关参数以后进行运算，很快能得到整个铝管（两质点）的温度变化和温度热源对左边质点的热流率以及左右两块的热流率等一些瞬态参数结果。（当然这些结果也可以从三维仿真中通过后处理获得，差别在于应用各软件的着眼点不同。）
图6 一维仿真温度与热流率计算结果
从上面的例子可以初步的了解三维仿真与一维仿真建模，运算与结果的不同之处。下图是对工程应用中三维与一维的区别做了一个简单粗暴的总结。
今天的文章就介绍这么多，让大家对一维仿真有个初步的认识。下期介绍电池热管理中使用率较高的一维元件。
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