Optimización de un sistema de gestión del calor basado en aire para paquetes de baterías de iones de litio cubiertos de partículas polvorientas

Resumen

Aquí, presentamos el método de recocido simulado adaptativo (ASAM) para optimizar un modelo de superficie de respuesta cuadrática aproximada (QRSM) correspondiente a un sistema de gestión del calor de la batería cubierto de partículas polvorientas y cumplir con las caídas de temperatura ajustando la combinación de velocidades de flujo de aire de las entradas del sistema.

Resumen

Este estudio tiene como objetivo resolver el problema del aumento de la temperatura de la celda y la disminución del rendimiento causado por las partículas polvorientas que cubren la superficie de la celda a través de la asignación de velocidades de flujo de aire en las entradas de la caja de enfriamiento de la batería bajo el objetivo de un bajo consumo de energía. Tomamos la temperatura máxima del paquete de baterías a una velocidad de flujo de aire especificada y un entorno libre de polvo como la temperatura esperada en un entorno polvoriento. La temperatura máxima del paquete de baterías en un entorno polvoriento se resuelve a diferentes velocidades de flujo de aire de entrada, que son las condiciones de contorno del modelo de análisis construido en el software de simulación. Las matrices que representan las diferentes combinaciones de velocidades de flujo de aire de las entradas se generan aleatoriamente a través del algoritmo de hipercubo latino óptimo (OLHA), donde los límites inferior y superior de las velocidades correspondientes a las temperaturas por encima de la temperatura deseada se establecen en el software de optimización. Establecemos un QRSM aproximado entre la combinación de velocidades y la temperatura máxima utilizando el módulo de ajuste del software de optimización. El QRSM está optimizado en base al ASAM, y el resultado óptimo está en buena concordancia con el resultado del análisis obtenido por el software de simulación. Después de la optimización, el caudal de la entrada central cambia de 5,5 m/s a 5 m/s, y la velocidad total del flujo de aire se reduce en un 3%. El protocolo aquí presenta un método de optimización que considera simultáneamente el consumo de energía y el rendimiento térmico del sistema de gestión de baterías que se ha establecido, y puede ser ampliamente utilizado para mejorar el ciclo de vida del paquete de baterías con un costo operativo mínimo.

Introducción

Con el rápido desarrollo de la industria del automóvil, los vehículos de combustible tradicionales consumen una gran cantidad de recursos no renovables, lo que resulta en una grave contaminación ambiental y escasez de energía. Una de las soluciones más prometedoras es el desarrollo de vehículos eléctricos (VE)^1,2.

Las baterías de energía utilizadas para los vehículos eléctricos pueden almacenar energía electroquímica, que es la clave para reemplazar los vehículos de combustible tradicionales. Las baterías de potencia utilizadas en los vehículos eléctricos incluyen la batería de ione....

Protocolo

NOTA: La hoja de ruta de la tecnología de investigación se muestra en la Figura 1, donde se utiliza el software de modelado, simulación y optimización. Los materiales necesarios se muestran en la Tabla de Materiales.

1. Creación del modelo 3D

NOTA: Utilizamos Solidworks para crear el modelo 3D.

1. Dibuje un rectángulo de 252 mm x 175 mm, haga clic en Extruir saliente/base e introduzca 73. Cree un nuevo plano a 4 mm de la superficie exterior.
2. Dibuje un rectángulo de 131 mm x 16 mm y haga clic en Patrón de boceto lineal. Introduzca 22 y 6 ....

Resultados

Siguiendo el protocolo, las tres primeras partes son las más importantes, que incluyen el modelado, el mallado y la simulación, todo con el fin de obtener la máxima temperatura del paquete de baterías. Luego, la velocidad del flujo de aire se ajusta por muestreo y, finalmente, se obtiene la combinación óptima de caudal mediante optimización.

La Figura 9 muestra la comparación de la distribución de l.......

Discusión

El BTMS utilizado en este estudio se estableció en base al sistema de enfriamiento por aire debido a su bajo costo y simplicidad de la estructura. Debido a la baja capacidad de transferencia de calor, el rendimiento del sistema de refrigeración por aire es inferior al del sistema de refrigeración líquida y el sistema de refrigeración por material de cambio de fase. Sin embargo, el sistema de refrigeración líquida tiene la desventaja de las fugas de refrigerante, y el sistema de refrigeración del material de cambio de fas.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Ansys-Workbench	ANSYS	N/A	Método de elementos finitos multipropósito software de programa de diseño por computadora.https://www.ansys.com
Isight	Engineous Sogtware	N/A	Software integral de ingeniería asistida por computadora.https://www.3ds.com
GPU NVIDIA		NVIDIA N/A	Se necesita una GPU NVIDIA, ya que algunos de los marcos de software a continuación no funcionarán de otra manera. https://www.nvidia.com
Software
SOLIDWORKS Dassault	Systèmes	N/A	SolidWorks ofrece diferentes soluciones de diseño, reduce los errores en el proceso de diseño y mejora la calidad del producto www.solidworks.com