Otimização de um sistema de gerenciamento de calor baseado em ar para baterias de íons de lítio cobertas de material particulado empoeirado

Summary

Aqui, apresentamos o método de recozimento simulado adaptativo (ASAM) para otimizar um modelo de superfície de resposta quadrática aproximada (QRSM) correspondente a um sistema de gerenciamento de calor de bateria coberto de material particulado empoeirado e preencher as quedas de temperatura ajustando a combinação de velocidades de fluxo de ar das entradas do sistema.

Abstract

Este estudo visa resolver o problema do aumento da temperatura celular e declínio de desempenho causado por material particulado empoeirado que cobre a superfície da célula através da alocação de velocidades de fluxo de ar nas entradas da caixa de resfriamento da bateria sob o objetivo de baixo consumo de energia. Tomamos a temperatura máxima da bateria em uma velocidade de fluxo de ar especificada e ambiente livre de poeira como a temperatura esperada em um ambiente empoeirado. A temperatura máxima da bateria em um ambiente empoeirado é resolvida em diferentes velocidades de fluxo de ar de entrada, que são as condições de contorno do modelo de análise construído no software de simulação. As matrizes que representam as diferentes combinações de velocidades de entrada do fluxo de ar são geradas aleatoriamente através do algoritmo de hipercubo latino ótimo (OLHA), onde os limites inferior e superior das velocidades correspondentes às temperaturas acima da temperatura desejada são definidos no software de otimização. Estabelecemos um QRSM aproximado entre a combinação de velocidades e a temperatura máxima usando o módulo de ajuste do software de otimização. O QRSM é otimizado com base no ASAM, e o resultado ótimo está em boa concordância com o resultado da análise obtida pelo software de simulação. Após a otimização, o fluxo da entrada média é alterado de 5,5 m/s para 5 m/s, e a velocidade total do fluxo de ar é reduzida em 3%. O protocolo aqui apresentado apresenta um método de otimização considerando simultaneamente o consumo de energia e o desempenho térmico do sistema de gerenciamento de baterias que foi estabelecido, e pode ser amplamente utilizado para melhorar o ciclo de vida da bateria com o mínimo custo operacional.

Introduction

Com o rápido desenvolvimento da indústria automobilística, os veículos a combustível tradicionais consomem muitos recursos não renováveis, resultando em grave poluição ambiental e escassez de energia. Uma das soluções mais promissoras é o desenvolvimento de veículos elétricos (VEs)^1,2.

As baterias de energia usadas para veículos elétricos podem armazenar energia eletroquímica, que é a chave para substituir os veículos a combustível tradicionais. As baterias de potência usadas em veículos elétricos incluem bateria de íons de lítio (LIB), bateria de níquel-hidreto metálico (NiMH) e ca....

Protocol

NOTA: O roteiro de tecnologia de pesquisa é mostrado na Figura 1, onde o software de modelagem, simulação e otimização é usado. Os materiais necessários são mostrados na Tabela de Materiais.

1. Criando o modelo 3D

NOTA: Usamos o Solidworks para criar o modelo 3D.

1. Desenhe um retângulo de 252 mm x 175 mm, clique em Extrude Boss/Base e digite 73. Crie um novo plano a 4 mm da superfície externa.
2. De.......

Discussion

O BTMS utilizado neste estudo foi estabelecido com base no sistema de resfriamento a ar devido ao seu baixo custo e simplicidade da estrutura. Devido à baixa capacidade de transferência de calor, o desempenho do sistema de resfriamento a ar é menor do que o do sistema de resfriamento líquido e do sistema de resfriamento de material de mudança de fase. No entanto, o sistema de resfriamento líquido tem a desvantagem de vazamento de refrigerante, e o sistema de resfriamento de material de mudança de fase tem alta mas.......

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