8816

شبيه‌سازي عددي سيستم كنترل دماي هيبريد براي پك باتري‌هاي ليتيوم يوني

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1402

دكتر مجيد سياوشي

1402/07/11

مهندسي مكانيك

Numerical simulations of a hybrid battery thermal management system for lithium-ion battery pack

امروزه استفاده از خودرو هاي الكتريكي به دليل پيشرفت چشمگيري كه در آن‌ها رخ‌داده، روزبه‌روز در حال گسترش است. در اين راستا، قوانين وضع شده در برخي كشورها نيز به گسترش اين خودرو ها كمك شاياني مي‌كنند. اما با وجود پيشرفت‌هاي مهمي كه در حوزه خودرو هاي الكتريكي صورت‌گرفته است، هنوز چالش‌هايي نيز بر سر راه آن‌ها قرار دارد. به‌عنوان‌مثال، يكي از اين چالش‌ها مربوط به مشكلات خنك‌كاري باتري‌هاي استفاده شده در اين خودرو ها مي‌باشد. بدين منظور، در اين پايان‌نامه يك سيستم كنترل دما هيبريد براي باتري‌هاي ليتيوم يوني ارائه شده است. سيستم كنترل دما هيبريد ارائه شده متشكل از دو بخش اصلي غيرفعال (مواد تغييرفازدهنده) و فعال (ميني كانال) مي‌باشد. تأثير پارامترها مختلف طراحي بر عملكرد سيستم بررسي شده است. همچنين سناريو هاي خنك‌كاري مختلف براي بهينه‌سازي سيستم ارائه و تأثير آن‌ها با يكديگر مقايسه شده است. عملكرد سيستم در شرايط سيكل واقعي رانندگي شبيه‌سازي‌شده است. هدف اصلي سيستم كنترل دماي باتري حفظ دماي بيشينه در بازه ايده‌آل و حفظ هر چه بيشتر يكنواختي دمايي در باتري‌ها مي‌باشد. نتايج اين پژوهش نشان مي‌دهد كه با تغيير سناريو هاي خنك‌كاري بدون تغيير خنك‌كاري مي‌تواند تأثير بسيار زيادي در بهبود عملكرد باتري داشته باشد. در اين پژوهش نشان داده شد كه كارآمدترين سيستم، سيستم هيبريد با سرعت ورودي آب 0.005 متر بر ثانيه مي‌باشد. علاوه بر اين، در صورت استفاده از جريان رفت و برگشتي با دوره تناوب 200 ثانيه اگرچه تأثير كمي در ميانگين دماي بيشينه دارد؛ امّا ميانگين اختلاف دما در سيكل WLTP 1.13 كلوين كاهش ميابد. در كنار اين سناريو، مواردي چون كنترل استفاده از نانوذرات با درصدهاي مختلف، سرعت‌هاي مختلف براي آب ورودي و تغيير سرعت بر اساس فاكتورهاي دماي بيشينه و درصد مايع PCM نيز بررسي شده است.

باتري ليتيوم يون , سيستم مديريت حرارتي , خودروي الكتريكي , مواد تغيير فاز دهنده