Optimización de modelo térmico paramétrico de baterías de litio mediante algoritmos evolutivos

Abstract

Los packs de baterías de litio se utilizan habitualmente en los campos de la electromovilidad y el almacenamiento de energía distribuida. Sin embargo, su sensibilidad a altas temperaturas de funcionamiento y a grandes diferencias de temperatura entre las celdas provoca una notable caída de su rendimiento. Por esta razón, el modelamiento del comportamiento térmico de los packs de baterías en diferentes condiciones de funcionamiento es crucial tanto para el diseño como para su uso práctico. En esta tesis se propone un modelo térmico paramétrico de un pack de baterías de litio que se ajusta a simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) por medio de algoritmos evolutivos (EA). Esto permite obtener expresiones matemáticas sencillas y físicamente interpretables para el coeficiente de arrastre, el factor de fricción y el número de Nusselt. El modelo propuesto obtiene un error medio porcentual absoluto del 2,39% en la estimación del estado térmico estacionario de las celdas del pack, en comparación con las simulaciones CFD. Además, una extensión del modelo obtiene un error porcentual absoluto medio del 1,26% en la estimación del equilibrio dinámico de temperatura para cada columna de celdas en el proceso de enfriamiento, en comparación con datos experimentales.