Studio numerico e ottimizzazione di un sistema di raffreddamento per le batterie di auto elettriche

Con il passare degli anni stiamo assistendo ad inesorabili aumenti delle emissioni di inquinanti in tutte le città del mondo. Questo fenomeno influisce inevitabilmente sulla la qualità della vita. Accade sempre più spesso, sopratutto nei mesi invernali, quando i livelli di concentrazione di inquinanti superano i valori massimi consentiti, di assistere a divieti di circolazione dei veicoli con motore a combustione interna. Infatti gran parte degli inquinanti emessi a livello strada sono prodotti dalle automobili. Nell’industria automobilistica i formati più utilizzati sono 18650, 26650 e 21700; i primi due numeri di queste sigle indicano il diametro della cella, le ultime tre l’altezza, naturalmente espressa in mm. La problematica principale di questi sistemi è la gestione termica, infatti le batterie sia durante le fasi di scarica che quelle di carica liberano calore. Il raffreddamento delle batterie è dunque di estrema importanza dal momento che le prestazione della batteria stessa sono influenzate dalla temperatura; occorre dunque progettare sistemi di gestione termica della batteria (BTMS) via via sempre più efficienti al fine di mantenere le batterie all’ interno del corretto range di temperatura e ridurre al minimo i gradienti di temperatura. In questo lavoro di tesi viene introdotto un approccio alla termofluidodinamica computazionale (CFD) per simulare il comportamento termico dei moduli elementari di batterie, ovvero i brick, i quali vanno a poi a comporre il BP. Si inizierà studiando il comportamento di una singola cella per poi passare al comportamento del brick stesso; si confronteranno due diversi tipologie di raffreddamento, una ad aria ed uno a liquido (HFE7100). Al fine di ottenere valori ottimali di portate in ingresso si utilizzeranno software che implementano algoritmi di sampling e di ottimizzazione. Infine si è progettato un collettore per il fluido andando ad ottimizzare le portate in uscita in modo da ottenere valori uguali su ciascuna uscita.