Methodenartikel

Optimalisatie van een op lucht gebaseerd warmtebeheersysteem voor met stoffige deeltjes bedekte lithium-ionbatterijpakketten

DOI:

10.3791/65892

⸱

3 november 2023

 ,  ,  ,  , 
1College of Mechanical and Electrical Engineering, Wenzhou University

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren we de adaptieve gesimuleerde gloeimethode (ASAM) om een benaderend kwadratisch responsoppervlaktemodel (QRSM) te optimaliseren dat overeenkomt met een stoffig, met deeltjes bedekt batterijwarmtebeheersysteem en om de temperatuurdalingen te compenseren door de combinatie van luchtstroomsnelheden van systeeminlaten aan te passen.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie heeft tot doel het probleem van de stijging van de celtemperatuur en de prestatiedaling veroorzaakt door stoffige deeltjes die het oppervlak van de cel bedekken, op te lossen door de toewijzing van luchtstroomsnelheden aan de inlaten van de koelbox van de batterij met als doel een laag energieverbruik. We nemen de maximale temperatuur van het batterijpakket bij een gespecificeerde luchtstroomsnelheid en stofvrije omgeving als de verwachte temperatuur in een stoffige omgeving. De maximale temperatuur van het batterijpakket in een stoffige omgeving wordt opgelost bij verschillende inlaatluchtstroomsnelheden, die de randvoorwaarden zijn van het analysemodel dat in de simulatiesoftware is geconstrueerd. De arrays die de verschillende luchtstroomsnelheidscombinaties van inlaten vertegenwoordigen, worden willekeurig gegenereerd via het optimale Latijnse hyperkubusalgoritme (OLHA), waarbij de onder- en bovengrenzen van snelheden die overeenkomen met de temperaturen boven de gewenste temperatuur worden ingesteld in de optimalisatiesoftware. Met behulp van de aanpasmodule van de optimalisatiesoftware stellen we een geschatte QRSM vast tussen de snelheidscombinatie en de maximale temperatuur. De QRSM is geoptimaliseerd op basis van de ASAM, en het optimale resultaat is in goede overeenstemming met het analyseresultaat dat door de simulatiesoftware wordt verkregen. Na optimalisatie wordt het debiet van de middelste inlaat gewijzigd van 5,5 m/s naar 5 m/s en wordt de totale luchtstroomsnelheid met 3% verlaagd. Het protocol presenteert hier een optimalisatiemethode die tegelijkertijd rekening houdt met het energieverbruik en de thermische prestaties van het batterijbeheersysteem dat is opgezet, en het kan op grote schaal worden gebruikt om de levenscyclus van het batterijpakket te verbeteren met minimale bedrijfskosten.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Met de snelle ontwikkeling van de auto-industrie verbruiken traditionele brandstofvoertuigen veel niet-hernieuwbare hulpbronnen, wat resulteert in ernstige milieuvervuiling en energietekort. Een van de meest veelbelovende oplossingen is de ontwikkeling van elektrische voertuigen (EV's)1,2.

De stroombatterijen die voor EV's worden gebruikt, kunnen elektrochemische energie opslaan, wat de sleutel is tot het vervangen van traditionele brandstofvoertuigen. Stroombatterijen die in EV's worden gebruikt, zijn onder meer lithium-ionbatterijen (LIB), nikkel-metaalhydridebatterijen (NiMH) en ....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

OPMERKING: De roadmap voor onderzoekstechnologie wordt weergegeven in afbeelding 1, waar de modellerings-, simulatie- en optimalisatiesoftware wordt gebruikt. De benodigde materialen worden weergegeven in de Tabel met materialen.

1. Het maken van het 3D-model

OPMERKING: We hebben Solidworks gebruikt om het 3D-model te maken.

  1. Teken een rechthoek van 252 mm x 175 mm, klik op Einddruk/basis extruderen en voer 73 in. Maak een nieuw vlak op 4 mm van het buitenoppervlak.
  2. Teken een rechthoek van 131 mm x 16 mm en klik op Lineair schetspatroon

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Volgens het protocol zijn de eerste drie onderdelen de belangrijkste, waaronder modellering, meshing en simulatie, allemaal om de maximale temperatuur van het batterijpakket te krijgen. Vervolgens wordt de luchtstroomsnelheid aangepast door middel van bemonstering en ten slotte wordt de optimale combinatie van stroomsnelheden verkregen door optimalisatie.

Figuur 9 toont de vergelijking van de temper.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het BTMS dat in deze studie is gebruikt, is vastgesteld op basis van het luchtkoelsysteem vanwege de lage kosten en de eenvoud van de structuur. Vanwege de lage warmteoverdrachtscapaciteit zijn de prestaties van het luchtkoelsysteem lager dan die van het vloeistofkoelsysteem en het koelsysteem met faseveranderingsmateriaal. Het vloeistofkoelsysteem heeft echter het nadeel van koelmiddellekkage en het koelsysteem van faseveranderingsmateriaal heeft een hoge massa en een lage energiedichtheid29. Dez.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sommige analyse- en optimalisatiesoftware wordt ondersteund door Tsinghua University, Konkuk University, Chonnam National University, Mokpo University en Chiba University.

....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Ansys-WorkbenchANSYSN/AMultifunctioneel eindige-elementmethode computerontwerpprogramma software.https://www.ansys.com
IsightEngineous SogtwareN/AUitgebreide computer-aided engineering software.https://www.3ds.com
NVIDIA GPUNVIDIAN/AEen NVIDIA GPU is nodig omdat sommige van de onderstaande software frameworks anders niet zullen werken. https://www.nvidia.com
Software
SOLIDWORKSDassault SystemesN/ASolidWorks biedt verschillende ontwerpoplossingen, vermindert fouten in het ontwerpproces en verbetert de productkwaliteit
www.solidworks.com

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Xia, G., Cao, L., Bi, G. A review on battery thermal management in electric vehicle application. Journal of Power Sources. 367 (1), 90-105 (2017).
  2. Mahamud, R., Park, C. Reciprocating air flow for Li-ion battery thermal management....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Thermisch beheer van batterijenluchtstroomoptimalisatievloeistofstroomanalyseFEM simulatieresponsoppervlakmodelLatin Hypercube Samplingenergieverbruik

Gerelateerde artikelen