تحسين نظام إدارة الحرارة القائم على الهواء لحزم بطاريات الليثيوم أيون المغطاة بالجسيمات المتربة

Summary

هنا ، نقدم طريقة التلدين المحاكي التكيفي (ASAM) لتحسين نموذج سطح الاستجابة التربيعية التقريبي (QRSM) المقابل لنظام إدارة حرارة البطارية المغطى بالجسيمات المتربة والوفاء بانخفاض درجة الحرارة مرة أخرى عن طريق ضبط مجموعة سرعات تدفق الهواء لمداخل النظام.

Abstract

تهدف هذه الدراسة إلى حل مشكلة ارتفاع درجة حرارة الخلية وانخفاض أدائها الناجم عن الجسيمات المتربة التي تغطي سطح الخلية من خلال تخصيص سرعات تدفق الهواء عند مداخل صندوق تبريد البطارية بهدف انخفاض استهلاك الطاقة. نأخذ درجة الحرارة القصوى لحزمة البطارية بسرعة تدفق هواء محددة وبيئة خالية من الغبار كدرجة الحرارة المتوقعة في بيئة مغبرة. يتم حل درجة الحرارة القصوى لحزمة البطارية في بيئة مغبرة بسرعات تدفق هواء مدخل مختلفة ، وهي الشروط الحدودية لنموذج التحليل الذي تم إنشاؤه في برنامج المحاكاة. يتم إنشاء المصفوفات التي تمثل مجموعات سرعة تدفق الهواء المختلفة للمداخل بشكل عشوائي من خلال خوارزمية hypercube اللاتينية المثلى (OLHA) ، حيث يتم تعيين الحدود الدنيا والعليا للسرعات المقابلة لدرجات الحرارة فوق درجة الحرارة المطلوبة في برنامج التحسين. نقوم بإنشاء QRSM تقريبي بين مجموعة السرعة ودرجة الحرارة القصوى باستخدام وحدة التركيب لبرنامج التحسين. تم تحسين QRSM بناء على ASAM ، والنتيجة المثلى تتفق بشكل جيد مع نتيجة التحليل التي تم الحصول عليها بواسطة برنامج المحاكاة. بعد التحسين ، يتم تغيير معدل تدفق المدخل الأوسط من 5.5 م / ث إلى 5 م / ث ، وتنخفض سرعة تدفق الهواء الإجمالية بنسبة 3٪. يقدم البروتوكول هنا طريقة تحسين في وقت واحد مع مراعاة استهلاك الطاقة والأداء الحراري لنظام إدارة البطارية الذي تم إنشاؤه ، ويمكن استخدامه على نطاق واسع لتحسين دورة حياة حزمة البطارية بأقل تكلفة تشغيل.

Introduction

مع التطور السريع لصناعة السيارات ، تستهلك مركبات الوقود التقليدية الكثير من الموارد غير المتجددة ، مما يؤدي إلى تلوث بيئي خطير ونقص في الطاقة. أحد أكثر الحلول الواعدة هو تطوير السيارات الكهربائية (EVs)^1,2.

يمكن لبطاريات الطاقة المستخدمة في المركبات الكهربائية تخزين الطاقة الكهروكيميائية ، وهو المفتاح لاستبدال مركبات الوقود التقليدية. تشمل بطاريات الطاقة المستخدمة في المركبات الكهربائية بطارية ليثيوم أيون (LIB) وبطارية هيدريد معدن النيكل (NiMH) ومكثف كهربائي مزدوج الطبقة (EDLC) ³. بالمقارنة مع البطاريات الأخرى ، تستخدم بطاريات الليثيوم أيون حاليا على نطاق واسع....

Protocol

ملاحظة: تظهر خارطة طريق تكنولوجيا البحث في الشكل 1 ، حيث يتم استخدام برامج النمذجة والمحاكاة والتحسين. المواد المطلوبة موضحة في جدول المواد.

1. إنشاء نموذج 3D

ملاحظة: استخدمنا Solidworks لإنشاء نموذج 3D.

1. ارسم مستطيلا مقاس 252 مم × 175 مم ، وانقر فوق Extrude Boss / Base ، وأدخل 73. إنشاء طائرة جديدة 4 مم من السطح الخارجي.
2. ارسم مستطيلا 131 مم × 16 مم وانقر فوق نمط رسم خطي. أدخل 22 و 6 في التباعد وعدد المثيلات ، على التوالي. حدد الجوانب الأربعة للمستطيل وانقر موافق. أدخل 180 بزاوية وقم بتشغيله مرة أخرى. هذه الخطوة مخصصة ....

النتائج

باتباع البروتوكول ، تعد الأجزاء الثلاثة الأولى هي الأكثر أهمية ، والتي تشمل النمذجة والشبكات والمحاكاة ، كل ذلك من أجل الحصول على أقصى درجة حرارة لحزمة البطارية. بعد ذلك ، يتم ضبط سرعة تدفق الهواء عن طريق أخذ العينات ، وأخيرا ، يتم الحصول على تركيبة معدل التدفق الأمثل عن ?.......

Discussion

تم إنشاء BTMS المستخدم في هذه الدراسة بناء على نظام تبريد الهواء نظرا لتكلفته المنخفضة وبساطة الهيكل. نظرا لانخفاض قدرة نقل الحرارة ، فإن أداء نظام تبريد الهواء أقل من أداء نظام التبريد السائل ونظام تبريد مواد تغيير الطور. ومع ذلك ، فإن نظام التبريد السائل له عيب تسرب غاز التبريد ، ونظام تبر?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ansys-Workbench	ANSYS	N/A	Multi-purpose finite element method computer design program software.https://www.ansys.com
Isight	Engineous Sogtware	N/A	Comprehensive computer-aided engineering software.https://www.3ds.com
NVIDIA GPU	NVIDIA	N/A	An NVIDIA GPU is needed as some of the software frameworks below will not work otherwise. https://www.nvidia.com
Software
SOLIDWORKS	Dassault Systemes	N/A	SolidWorks provides different design solutions, reduces errors in the design process, and improves product quality www.solidworks.com