Design and Optimization of a Novel Microchannel Battery Thermal Management System Based on Digital Twin

微通道 冷却液 电池(电) 计算机冷却 计算机科学 水冷 热的 机械工程 计算流体力学 材料科学 模拟 核工程 工程类 机械 电子设备和系统的热管理 物理 热力学 功率(物理)
作者
Ziming Xu,Jun Xu,Zhechen Guo,Haitao Wang,Zheng Sun,Xuesong Mei
出处
期刊:Energies [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:15 (4): 1421-1421 被引量:29
标识
DOI:10.3390/en15041421
摘要

In order to avoid high-temperature and large rate discharge impact on the performance of battery modules, a microchannel liquid cooling battery thermal management system (BTMS) and BTMS virtual model of the microchannel structure based on digital twin (DT) is proposed. On the basis of accurate virtual simulation model, the computational fluid dynamics (CFD) model and the Gaussian process regression algorithm were combined to drive the optimization process in order to improve the cooling capacity of the system. The results show that the microchannel plates can greatly enhance the cooling capacity of the direct cooling system and effectively improve the uniformity of the coolant. The width of the microchannel plates and the side spacing actually represent the amount of coolant flowing through the inside and outside of the battery module, which significantly impacts the maximum temperature and maximum temperature difference. Increasing the coolant flow can only effectively improve the cooling capacity of the module to a limited extent. Gaussian process regression based on the DT virtual model is more suitable for analyzing the interaction between multiple factors and obtaining global optimization results. After optimization, the maximum temperature and the maximum temperature difference of the system are reduced by 4.02 °C and 5.05 °C, respectively. The proposed structure and method are expected to provide insights into the design and development of battery thermal management systems.

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