Ottimizzazione di un sistema di gestione del calore ad aria per pacchi batteria agli ioni di litio ricoperti di particolato polveroso

Riepilogo

Qui, presentiamo il metodo di ricottura simulata adattiva (ASAM) per ottimizzare un modello approssimativo di superficie di risposta quadratica (QRSM) corrispondente a un sistema di gestione del calore della batteria coperto di particolato polveroso e soddisfare i cali di temperatura regolando la combinazione di velocità del flusso d'aria degli ingressi del sistema.

Abstract

Questo studio mira a risolvere il problema dell'aumento della temperatura della cella e del declino delle prestazioni causato dal particolato polveroso che copre la superficie della cella attraverso l'allocazione delle velocità del flusso d'aria agli ingressi della scatola di raffreddamento della batteria con l'obiettivo di un basso consumo energetico. Prendiamo la temperatura massima del pacco batteria a una velocità del flusso d'aria specificata e in un ambiente privo di polvere come temperatura prevista in un ambiente polveroso. La temperatura massima del pacco batterie in un ambiente polveroso viene risolta a diverse velocità del flusso d'aria in ingresso, che sono le condizioni al contorno del modello di analisi costruito nel software di simulazione. Gli array che rappresentano le diverse combinazioni di velocità del flusso d'aria degli ingressi sono generati in modo casuale attraverso l'algoritmo dell'ipercubo latino ottimale (OLHA), in cui i limiti inferiore e superiore delle velocità corrispondenti alle temperature superiori alla temperatura desiderata sono impostati nel software di ottimizzazione. Stabiliamo un QRSM approssimativo tra la combinazione di velocità e la temperatura massima utilizzando il modulo di fitting del software di ottimizzazione. Il QRSM è ottimizzato in base all'ASAM, e il risultato ottimale è in buon accordo con il risultato dell'analisi ottenuto dal software di simulazione. Dopo l'ottimizzazione, la portata dell'ingresso centrale viene modificata da 5,5 m/s a 5 m/s e la velocità totale del flusso d'aria viene ridotta del 3%. Il protocollo qui presenta un metodo di ottimizzazione che considera contemporaneamente il consumo energetico e le prestazioni termiche del sistema di gestione della batteria che è stato stabilito, e può essere ampiamente utilizzato per migliorare il ciclo di vita del pacco batteria con costi operativi minimi.

Introduzione

Con il rapido sviluppo dell'industria automobilistica, i veicoli a carburante tradizionale consumano molte risorse non rinnovabili, con conseguente grave inquinamento ambientale e carenza di energia. Una delle soluzioni più promettenti è lo sviluppo di veicoli elettrici (EV)^1,2.

Le batterie di alimentazione utilizzate per i veicoli elettrici possono immagazzinare energia elettrochimica, che è la chiave per sostituire i veicoli a carburante tradizionali. Le batterie di alimentazione utilizzate nei veicoli elettrici includono batterie agli ioni di litio (LIB), batterie al nichel-metal....

Protocollo

NOTA: la roadmap della tecnologia di ricerca è illustrata nella Figura 1, in cui vengono utilizzati i software di modellazione, simulazione e ottimizzazione. I materiali necessari sono riportati nella Tabella dei Materiali.

1. Creazione del modello 3D

NOTA: Per creare il modello 3D è stato utilizzato Solidworks.

1. Disegnate un rettangolo di 252 mm x 175 mm, fate clic su Estrusione estrusione/base (Extrude Boss/Base) e immettete 73. Create un nuovo piano a 4 mm dalla superficie esterna.
2. Disegnare un rettangolo di 131 mm x 16 mm e fare clic su Ser....

Discussione

Il BTMS utilizzato in questo studio è stato stabilito sulla base del sistema di raffreddamento ad aria grazie al suo basso costo e alla semplicità della struttura. A causa della bassa capacità di trasferimento del calore, le prestazioni del sistema di raffreddamento ad aria sono inferiori a quelle del sistema di raffreddamento a liquido e del sistema di raffreddamento del materiale a cambiamento di fase. Tuttavia, il sistema di raffreddamento a liquido presenta lo svantaggio di perdite di refrigerante e il sistema di .......

Materiali

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