Study of thermal management systems for xEV electric vehicles using 0D/1D numerical models

Abstract

[ES] En el presente trabajo, se plantea como objetivo principal aportar al estudio de nuevos sistemas de gestión térmica en vehículos eléctricos xEV, tales como híbridos o de pilas de combustible. Las tareas se centraron en desarrollar, validar y usar modelos numéricos 0D/1D de los distintos elementos que componen un xEV, y posteriormente estudiar el impacto de nuevas estrategias de gestión térmica en cada uno de ellos. Para ello, se realizó un modelo capaz de estimar los parámetros de la función de Wiebe mediante Redes Neuronales Artificiales en un motor de encendido provocado destinado a un vehículo hibrido, y de esta forma conocer la liberación de calor del elemento mas influyente en un sistema de refrigeración de vehículos híbridos. Posteriormente, se desarrolló un modelo térmico de un motor eléctrico de inducción. Finalmente, se realizó un modelo nodal térmico de una pila de combustible de membrana de intercambio protónico, con el propósito de estudiar las distintas estrategias de refrigeración.

[EN] In the present work, the main objective is to contribute to the study of new thermal management systems in xEV electric vehicles, such as hybrids or fuel cells. The tasks focused on developing, validating, and using numerical 0D/1D models of the different elements that make up an xEV, and later studying the impact of new thermal management strategies on each of them. To do this, a model capable of estimating the parameters of the Wiebe function using Artificial Neural Networks in a spark ignition engine for a hybrid vehicle was carried out, and in this way to know the heat release of the most critical element in a hybrid vehicle cooling system. Subsequently, a thermal model of an induction electric motor was developed. Finally, a lumped thermal model of a proton exchange membrane fuel cell was made, with the purpose of studying different cooling strategies.