-
شماره ركورد
31116
-
پديد آورنده
علي شفيعي فيني
-
عنوان
تحليل اثر فشار بر عملكرد ماده تغيير فاز دهنده در سيستم مديريت حرارتي باتريها بر پايه يادگيري ماشين
-
مقطع تحصيلي
دكتري تخصصي (PhD)
-
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك- تبديل انرژي
-
سال تحصيل
1395
-
تاريخ دفاع
1403/4/17
-
استاد راهنما
آيت قره قاني
-
استاد مشاور
/
-
دانشكده
مهندسي مكانيك
-
چكيده
توانايي باتريهاي ليتيوميوني در ارائه چگالي انرژي باال و عمر طوالني، آنها را به يك جزء ضروري در خودروهاي الكتريكي تبديل كرده است. براي كنترل حداكثر دما و اختالف دما در اين باتريها، استفاده از سيستم مديريت حرارتي باتري اجتنابناپذير است. انواع روشهاي مديريت حرارتي باتري شامل سيستمهاي هواخنك، مايع خنك، چرخه تبريد، لولههاي حرارتي و ماده تغيير فاز دهنده ميشود. در مقايسه با ساير روشها، مديريت حرارتي باتري مبتني بر ماده تغيير فاز دهنده انرژي مصرف نميكند. بنابراين مديريت حرارتي مبتني بر ماده تغيير فاز دهنده بهترين مصالحه بين هزينه، كارايي و چرخه عمر است. هدف از اين پژوهش معرفي فشار به عنوان ابزاري براي افزايش قابليت ذخيره انرژي در پلياتيلن گليكول هزار )به عنوان ماده تغيير فاز دهنده(، به منظور دستيابي به مديريت حرارتي كارآمدتر باتري ليتيومي است. پژوهش حاضر در گام نخست شامل آزمايشهاي سلول و ماژول باتري است. در گام دوم نيز از دو حلقه يادگيري ماشين براي پيشبيني نتايج در سناريوي دلخواه استفاده گرديد. آزمايش سلول با در نظرگرفتن پارامترهاي دماي اوليه )10 الي 11 درجه سانتيگراد(، فشار )700 الي500 كيلوپاسكال(، و نرخ تخليه )C7 اليC1 )انجام شده است و اثرات متغيرهاي ورودي روي حداكثر دما، عمق تخليه، و انرژي تخليه در طول فرآيند تخليه يك سلول استوانهاي 79050 مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان داد براي نرخ تخليه C،1 فشار 500 كيلوپاسكال تقريبا زمان تخليه را نسبت به فشار اتمسفر تا دو برابر افزايش ميدهد. علاوه بر اين، افزايش فشار از 700 به 500 كيلوپاسكال تقريباً عمق تخليه را نزديك به %70 افزايش ميدهد و انرژي استخراج شده از سلول را دو برابر ميكند. براي ماژول باتري نيز، تأثير اعمال فشار بر حداكثر دما و حداكثر اختالف دما در نرخ تخليه C1 الي C،1 و در بازه دماي اوليه 22 الي10 درجه سانتيگراد ارزيابي شده است. نتايج آزمايش ماژول نشان داد كه اعمال فشار 500 كيلو پاسكال بيشترين تأثير را بر حداكثر دما و حداكثر اختالف دما در نرخ تخليه C1 دارد. به طوري كه حداكثر دما از 04/9 درجه سانتيگراد در 700 كيلو پاسكال به كمتر از 54/0 درجه سانتيگراد در 500 كيلوپاسكال كاهش يافته و حداكثر اختالف دما نيز حدود يك درجه سانتيگراد كاهش مييابد. سپس تحليل-هاي رگرسيوني براي به دست آوردن بهترين سطح پاسخ با توجه به تمام آزمايشهاي ثبت شده، انجام گرديد. در آخرين گام، با تكنيكهاي يادگيري ماشين سعي شد تا زمان فرآيند تخليه سلول باتري پيشبيني شود. در حلقه دوم از الگوريتم يادگيري ماشين، ماشين توانست نمودار تغييرات دماي سلول، تغييرات ظرفيت آمپرساعتي و انرژي تخليه شده از سلول را با توجه به زمان براي سناريوي دلخواه ترسيم كند.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/06/05
-
عنوان به انگليسي
Investigating the Impact of Pressure on Phase Change Material Performance in Battery Thermal Management Systems via Machine Learning
-
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
علي شفيعي فيني
-
چكيده به لاتين
The ability of lithium-ion batteries to provide high energy density and long life has made them an essential component in electric vehicles. The battery thermal management system will inevitably be used to control these batteries' maximum temperature and temperature difference. Thermal management methods for batteries encompass a range of techniques, including air cooling systems, liquid cooling, refrigeration cycles, heat pipes, and phase change materials. Compared to other methods, battery thermal management based on phase change material does not consume energy. Therefore, thermal management based on phase change material is the best compromise between cost, efficiency, and life cycle. This research aims to introduce pressure as a tool to increase energy storage capability in polyethylene glycol 1000 (as a phase change material), to achieve more efficient thermal management of lithium batteries. The current research includes battery cell and module experiments in the first step. In the second step, two machine learning loops were used to predict the results in the desired scenario. The cell test has been performed considering the input parameters of initial temperature (30-37°C), pressure (100-500 kPa), and discharge rate (1-7C) and their effects on maximum temperature, depth of discharge, and the extracted energy. During the discharge process, an 18650 cylindrical cell was investigated. The results showed that, for the discharge rate of 7C, the pressure of 500 kPa increases the discharge time almost twice that of atmospheric pressure. In addition, increasing the pressure from 100 to 500 kPa approximately increases the depth of discharge by nearly 10% and doubles the energy extracted from the cell. For the battery module, the effect of applying pressure on the maximum temperature and the maximum temperature difference has been evaluated in the discharge rate of 3 to 7C, and in the initial temperature range of 22 to 30 °C. The module test results showed that applying a pressure of 500 kPa has the greatest effect on the maximum temperature and the maximum temperature difference at the discharge rate of 7C. So the maximum temperature decreases from 64.8 °C at 100 kPa to less than 54.6 °C at 500 kPa and the maximum temperature difference also decreases by about one °C. Then, regression analyses were performed to obtain the best response surface according to all recorded tests. In the last step, machine learning techniques were used to predict the battery cell discharge time. In the second loop of the machine learning algorithm, the machine could draw the temporal diagram of cell temperature changes, ampere-hour capacity changes, and energy discharged from the cell for the desired scenario.
-
كليدواژه هاي فارسي
فشار , سيستم مديريت حرارتي باتري , يادگيري ماشين , باتري ليتيوم يوني , پلي اتيلن گلايكول , ماده تغيير فاز دهنده
-
كليدواژه هاي لاتين
pressure , Battery thermal management system , Machine Learning , Lithium-ion battery , Polyethylene glycol , phase change material
-
Author
Ali Shafiei
-
SuperVisor
Dr. Ayat Gharaghani
-
لينک به اين مدرک :