Analysis of Sorption Thermal Energy Storage for Cabin Heating of Electric Vehicles

This thesis delves into enhancing the efficiency of cabin heating in electric vehicles (EVs) through the application of a Sorption Thermal Energy Storage (TES) system, utilizing Zeolite as the core material. A significant aspect of the research involved a critical adaptation and calibration of an existing phenomenological model to better reflect the characteristics of Zeolite 13X. Emphasis was placed on refining the model's accuracy with an optimization algorithm, informed by extensive experimental data. This calibrated model was then validated against real-world scenarios through prototype testing, revealing both the potential and limitations of the TES system. Notably, the research identified discrepancies between model predictions and experimental outcomes, particularly in simulating thermal losses, which suggests avenues for future improvements. Additionally, the thesis explores the feasibility of integrating the TES system into EV HVAC systems, providing a detailed analysis and a proposed schematic for integration. This work contributes significantly to the field by offering a pragmatic approach to enhance thermal management in EVs, highlighting both the current capabilities and future potential of Sorption TES systems.

Questa tesi esplora il miglioramento dell'efficienza del riscaldamento degli interni nei veicoli elettrici (EV) attraverso l'applicazione di un sistema di Stoccaggio Termico (TES) ad adsorbimento, utilizzando la Zeolite come materiale principale. Un aspetto significativo della ricerca ha comportato un'adattamento critico e una calibrazione di un modello fenomenologico esistente per riflettere meglio le caratteristiche della Zeolite 13X. È stata posta particolare enfasi sul perfezionamento dell'accuratezza del modello con un algoritmo di ottimizzazione, informato da ampi dati sperimentali. Questo modello calibrato è stato poi validato con scenari reali attraverso dei test sui prototipi, rivelando sia il potenziale sia i limiti del sistema TES. In particolare, la ricerca ha identificato discrepanze tra le previsioni del modello e i risultati sperimentali, in particolare nella simulazione delle perdite termiche, suggerendo vie per miglioramenti futuri. Inoltre, la tesi esplora la fattibilità dell'integrazione del sistema TES nei sistemi HVAC degli EV, fornendo un'analisi e uno schema proposto per l'integrazione. Questo lavoro contribuisce significativamente all'ambito di ricerca offrendo un approccio pragmatico per migliorare la gestione termica negli EV, evidenziando sia le capacità attuali sia il potenziale futuro dei sistemi TES per Adsorbimento.