Optimisation d’un système de gestion de la chaleur à base d’air pour les batteries lithium-ion recouvertes de particules poussiéreuses

Résumé

Ici, nous présentons la méthode de recuit simulé adaptatif (ASAM) pour optimiser un modèle de surface de réponse quadratique approximative (QRSM) correspondant à un système de gestion de la chaleur de la batterie recouvert de particules poussiéreuses et combler les baisses de température en ajustant la combinaison des vitesses de flux d’air des entrées du système.

Résumé

Cette étude vise à résoudre le problème de l’élévation de la température de la cellule et de la baisse de performance causée par les particules poussiéreuses recouvrant la surface de la cellule grâce à l’allocation des vitesses de flux d’air aux entrées de la glacière de la batterie dans le but de réduire la consommation d’énergie. Nous prenons la température maximale de la batterie à une vitesse de flux d’air spécifiée et dans un environnement sans poussière comme température attendue dans un environnement poussiéreux. La température maximale de la batterie dans un environnement poussiéreux est résolue à différentes vitesses d’écoulement de l’air d’entrée, qui sont les conditions aux limites du modèle d’analyse construit dans le logiciel de simulation. Les tableaux représentant les différentes combinaisons de vitesses d’écoulement d’air des entrées sont générés de manière aléatoire grâce à l’algorithme optimal de l’hypercube latin (OLHA), où les limites inférieure et supérieure des vitesses correspondant aux températures au-dessus de la température souhaitée sont définies dans le logiciel d’optimisation. Nous établissons un QRSM approximatif entre la combinaison de vitesse et la température maximale à l’aide du module d’ajustement du logiciel d’optimisation. Le QRSM est optimisé sur la base de l’ASAM, et le résultat optimal est en bon accord avec le résultat d’analyse obtenu par le logiciel de simulation. Après optimisation, le débit de l’entrée centrale passe de 5,5 m/s à 5 m/s et la vitesse totale du flux d’air est réduite de 3 %. Le protocole présente ici une méthode d’optimisation tenant compte simultanément de la consommation d’énergie et des performances thermiques du système de gestion de la batterie qui a été établi, et il peut être largement utilisé pour améliorer le cycle de vie de la batterie avec un coût d’exploitation minimal.

Introduction

Avec le développement rapide de l’industrie automobile, les véhicules à carburant traditionnels consomment beaucoup de ressources non renouvelables, ce qui entraîne une grave pollution de l’environnement et une pénurie d’énergie. L’une des solutions les plus prometteuses est le développement des véhicules électriques (VE)^1,2.

Les batteries d’alimentation utilisées pour les véhicules électriques peuvent stocker de l’énergie électrochimique, ce qui est la clé pour remplacer les véhicules à carburant traditionnels. Les batteries d’alimentation utilisées dans les véhicules électriques c....

Protocole

REMARQUE : La feuille de route de la technologie de recherche est illustrée à la figure 1, où le logiciel de modélisation, de simulation et d’optimisation est utilisé. Les matériaux nécessaires sont indiqués dans le tableau des matériaux.

1. Création du modèle 3D

REMARQUE : Nous avons utilisé Solidworks pour créer le modèle 3D.

1. Dessinez un rectangle de 252 mm x 175 mm, cliquez sur Extruder Boss/Base (Extruder Boss/Base) et saisissez 73. Créez un nouveau plan à 4 mm de la surface extérieure.
2. Dessinez un rectangle de 131 mm x 16 mm et cliquez sur

Discussion

Le BTMS utilisé dans cette étude a été établi sur la base du système de refroidissement par air en raison de son faible coût et de la simplicité de la structure. En raison de la faible capacité de transfert de chaleur, les performances du système de refroidissement par air sont inférieures à celles du système de refroidissement liquide et du système de refroidissement des matériaux à changement de phase. Cependant, le système de refroidissement liquide présente l’inconvénient d’une fuite de réfrig.......

matériels

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