Design Optimization of a Refrigerant-Cooling Thermal ManagementSystem for the Battery in Electric Vehicles
Notice bibliographique
Résumé
As Li-ion cells are widely used for power source of electric vehicles, thermal management of batteries become an important issue.The large energy capacity and compactness of the cells cause heat accumulation in the battery pack.Excessively high temperature and uneven temperature distribution in the battery degrade the performance and reduce the cycle life of the cells.Many kinds of thermal management system are developed and used to cool down the battery during the operation process.The conventional air-cooling system is low cost and easy to fabricate, but it shows insufficient cooling performance in abuse conditions with high discharge rate and high ambient temperature, which is due to low heat transfer coefficient and small thermal capacity of the air.As an alternative system of air-cooling, two-phase cooling systems are considered because latent heat cooling has very large thermal capacity at a constant temperature.As a solid-toliquid phase change, PCMs are used for thermal management of batteries in many studies [1][2].Refrigerants are also used in some systems, as a liquid-to-vapor phase change [3].In this paper, a two-phase cooling system using R-134a as a coolant is modelled.A rectangular type Li-ion cell with large capacity is applied, and 10 to 20 numbers of cells form a module.Micro-channel heat sink is attached on the bottom surface of the module and absorbs the heat from the module.The effects of the refrigerant temperature and mass flow rate on the cooling performance are investigated using a 3-D transient numerical model.The discharge rate and the ambient temperature vary according to operating conditions, and the maximum temperature of the battery module and the maximum temperature difference in the module are calculated to evaluate thermal performance.In mild operating condition when the discharge rate is 1C and the ambient temperature is 20-25°C, the maximum temperature during the discharge process is below 30°C and the maximum temperature difference in the module is within the allowable range of 5°C.However, in abuse condition of a discharge rate of 2C and an ambient temperature of 30°C, the temperature difference exceeds the range of 5°C at the end of discharge.The decrease of the refrigerant temperature and increase of the mass flow rate drop the maximum temperature of the module, but increase the temperature difference in the module.By analysing this trade-off characteristic of the maximum temperature and temperature difference, the temperature and mass flow rate of the refrigerant are optimized in each specific operating condition.Finally, an improved cooling system which combines the refrigerant-cooling and forced air-cooling is suggested and the enhancement of the cooling performance is also investigated.In the newly designed system, the refrigerant-cooling plays a role in dropping the maximum temperature of the module while the forced air-cooling enhances the heat transfer on the module surface and reduces the temperature difference significantly.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».