Modélisation multi-fidélité d'un système de refroidissement immersif de batteries pour véhicules électriques

par Elie Solai

Projet de thèse en Mathématiques appliquées et calcul scientifique

Sous la direction de Heloïse Beaugendre et de Pietro Congedo.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de Mathématiques et Informatique , en partenariat avec IMB - Institut de Mathématiques de Bordeaux (laboratoire) et de GEOSTAT : Géométrie et statistiques dans les données d'acquisition (equipe de recherche) depuis le 29-11-2018 .


  • Résumé

    La gestion thermique des batteries est un élément clé pour le développement des véhicules électriques. Le pack batterie de ces véhicules est construit en respectant de nombreuses contraintes, et dans le but de répondre à de hautes performances exigées par la voiture. L'entreprise Exoes développe un système de refroidissement de batteries immersif pour répondre à cette problématique. Les batteries sont plongées directement dans un fluide réfrigérant diélectrique. Le comportement de ce genre de système est difficile à prévoir. C'est pourquoi le but de cette thèse est de développer un modèle numérique performant pour représenter le système le plus fidèlement possible. Pour simuler ce système, deux modèles numériques de fidélités différentes sont utilisés. Le premier est considéré comme le modèle "basse-fidélité". Ce modèle, peu coûteux, permet de faire dans un premier temps une analyse de quantification d'incertitudes pour analyser les performances du système. Dans un second temps, un modèle haute-fidélité est implémenté pour représenter l'écoulement et les transferts thermiques dans le pack batterie. Finalement, des modèles de substituts sont implémentés pour rassembler l'information issue des deux modèles. Ainsi, une plate-forme numérique respectant un bon ratio précision-coût de calcul sera développée pour permettre un prototypage numérique efficace de ce système.

  • Titre traduit

    Virtual Prototyping of an Immersive Battery Thermal Management System


  • Résumé

    The thermal management of batteries is a key element for the development of Electric Vehi-cles. The battery pack of the vehicle is designed under a lot of constraints and seeking to reachsome high-performance objectives. Exoes designed an Immersion Cooling Battery Thermal Management System where the battery pack is immersed in a dielectric fluid. This cooling fluid is in direct contact with the battery cells. The behavior of this system is hard to predict, requiring in some cases a sophisticated numerical model, such as a computational-fluid-dynamics solver to represent the system accurately. To simulate this complex system we use two numerical models of different levels of fidelity. One, is the low-fidelity model. This fast-to-compute model will allow to make preliminary studies of uncertainty quantification on the physical system. In a second part, a full CFD solver will be used to represent at a high-fidelity level the system. Finally, some surrogate modeling techniques will be used to merge the information computed by those two models. This way, a numerical platform with a good ratio fidelity/computational cost will be built.