چكيده با رو به اتمام نهادن منابع سوخت‌هاي فسيلي در آينده نه چندان دور، بشر ناگزير به استفاده از منابع انرژي تجديد پذير است. امروزه باتري به عنوان يك منبع تأمين توان تجديد پذير استفاده ‌مي‌گردد. تأمين توان توسط باتري، سبب افزايش دماي باتري ‌مي‌گردد كه مديريت حرارتي باتري را اجتناب ناپذير ‌مي‌نمايد. در صورتي كه دماي باتري‏ها كنترل نگردد و از حد مجاز خود تجاوز كند، عمر و عملكرد آن تحت تاثير قرار مي‏گيرد. امروزه انواع روش‌هاي مديريت حرارتي باتري مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. روش‌هاي مذكور را مي‌‌‌‌‌توان به سه دسته كلي: خنك كاري فعال، خنك كاري غير فعال و خنك كاري تركيبي(هيبريد) تقسيم بندي نمود. در روش فعال جهت خنك كاري انرژي صرف ‌مي‌گردد، نظير آن چه در سيستم‌هاي مديريت حرارتي آب-خنك و هوا-خنك ديده مي‌‌شود. در روش غير فعال خنك كاري بدون صرف انرژي صورت ‌مي‌پذيرد، نظير استفاده از موادي با ظرفيت ذخيره سازي حرارتي بالا مانند مواد تغيير فاز دهنده كه نقطه ضعف اين روش عدم كنترل پذيري خنك كاري مي‌‌‌‌‌‌باشد، روش‌هاي تركيبي جهت برطرف كردن اين كاستي به كار برده مي‌‌شود. در نهايت در روش‌هاي تركيبي، از تلفيق دو روش فوق استفاده مي‌‌شود. در اين پژوهش ما اثر چيدمان، ضخامت و فاصله قرارگيري سلول‏ها از يك ديگر را به صورت يك مجموعه‏ي شش تايي از باتري‏ها مورد بررسي قرار داديم. باتري‏هاي مورد بررسي از نوع باتري‏هاي ليتيوم-يون استوانه‏اي 18650 هستند كه ماده تغيير فازدهنده آن‏ها را در برگرفته است. به طور خلاصه مي‏توان بيان كرد كه در سيستم‏هاي مديريت حرارتي هيبريد الزاماً افزايش ضخامت ماده تغيير فازدهنده سبب بهبود عملكرد خنك‏كاري نمي‏گردد به طوري كه در ضخامتِ چهار ميلي‏مترِ ماده‏ي تغييرِ فازدهنده باتري‏ها در آرايش‎‏هاي مختلف دماي كمتري را نسبت به ضخامت پنج ميلي‏مترِ ماده‏ي تغييرِ فازدهنده تجربه كردند و همچنين يك‏پارچگي دمايي باتري، در ضخامت چهار ميلي‏متر نسبت به ضخامت پنج ميلي‏مترِ ماده‏ي تغييرِ فازدهنده بيش‏تر است. در انتها نيز اثر مديريت حرارتي باتري‏هاي يك خودروي الكتريكي بر كارايي آن بررسي شد و مشخص گرديد در حالتي كه دماي باتري‏هاي يك خودروي الكتريكيِ بدون سيستم خنك كاري به 45 درجه‏سانتي‏گراد مي‏رسد پيمايش در حدود 3 كيلومتر كم‏تر از حالتي است كه دماي باتري‏ها با وجود سيستم خنك كاري در حدود 25 درجه سانتي‏گراد كنترل مي‏شود. واژه‌هاي كليدي: خنك كاري هيبريد، مواد تغيير فازدهنده، باتري‏هاي ليتيوم-يوني، مديريت حرارتي هوا خنك، اثر خنك كاري در پيمايش خودروي الكتريكي

1398/02/08

Investigation of the effect of hybrid battery thermal management on the performance of an electric vehicle

4/28/2019 12:00:00 AM

Abstract: With the lack of fossil fuel resources in the near future, humans will have to use renewable energy sources. Today, battery is used as a renewable energy source. Powering by the battery will increase the battery temperature, which makes the thermal management of the battery inevitable. If the temperature of the batteries is not controlled and exceeds its permissible limit, its life and performance will be affected. Today, a variety of battery thermal management methods have been investigated. These methods can be divided into three general categories: active cooling, passive cooling and hybrid cooling. In the active method, energy is spent on cooling, such as water cooling (pump) and air cooling (Fan) systems. In passive cooling method, cooling is done without energy consumption, such as the use of materials with high thermal storage capacity like phase-change materials, the weak point of this method is the lack of control. Hybrid cooling systems are used to overcome this problem. Hybrid methods are the combination of active and passive cooling systems. In this study, we investigated the batteries arrangment effect, phase change material thickness, and distance of the batteries from each other as a six-pack set of batteries. The batteries are 18650 lithium ion batteries which phase change material is covering them. In summary, it can be stated that in the hybrid thermal management systems, increasing of the thickness of the phase change material does not improve the cooling performance necessarily. Finally the effect of hybrid battery thermal management on the performance of an electric vehicle was investigated and it was found that as the temperature rises, the electric car batteries will be discharged earlier and consequently, the vehicle mileage will decrease. Keywords: hybrid cooling, phase change material, Lithium-ion batteries, air cooling thermal management system, electric vehicle mileage