28740

تحليل حرارتي باتري خودروي الكتريكي با در نظر¬گرفتن رفتار ديناميكي حرارت توليدي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1399

1402/4/19

آيت قره قاني

مكانيك

استفاده گسترده از خودروهاي الكتريكي، هيبريدي و خودروهاي قابل شارژ، بر صنعت حمل و نقل تأثير زيادي گذاشته است. باتري‌هاي ليتيوم-يون به‌عنوان سيستم ذخيره‌سازي انرژي ظاهر شده‌اند و در تجاري‌سازي خودروهاي الكتريكي نقش حياتي دارند. با اين حال، عملكرد باتري تحت تأثير شديد دما قرار مي‌گيرد و نيازمند سيستم‌هاي مديريت حرارتي است تا دماي باتري را در محدوده بهينه نگه دارد و عملكرد بسته باتري و ايمني مسافران را تضمين كند. لذا در اين تحقيق تلاش بر بهبود سيستم مديريت حرارتي باتري ليتيوم-يون بوده و سيستم¬هاي فعال و غيرفعال مورد تحقيق عددي قرار گرفته¬اند. در اين راستا، مدل ديناميكي¬اي وابسته به دما براي توليد حرارت در باتري ارائه شده و نتايج آن با نتايج مدل توليد حرارت غيرديناميكي مقايسه شده است. نتايج نشان داده است كه خطاي مدلسازي ديناميكي توليد حرارت نسبت به نتايج تجربي، حدود 5% بوده در حاليكه اين خطا براي مدلسازي غيرديناميكي بيش از 23% بوده است. در ادامه با در نظر گرفتن مدلسازي ديناميكي توليد حرارت، يك سيستم¬ مديريت حرارت باتري كه از ميكروكانال و ماده تغييرفازدهنده استفاده مي¬كند، توسعه داده شده است. اين سيستم مديريت حرارت به دو صورت هيبريدي و كوپل در نظر گرفته شده است. در حالت هيبريدي حرارت توسط ميكروكانال و مادۀ تغيير فاز دهنده بصورت همزمان دفع مي¬گردد، در حاليكه در حالت كوپل، حرارت ابتدا به مادۀ تغيير فاز دهنده انتقال يافته و سپس توسط ميكروكانالي كه با باتري تماس مستقيم ندارد، دفع مي¬گردد. نتايج نشان مي¬دهد كه براي سيستم مديريت حرارتي در حالت كوپل، دماي بيشينه و نيز اختلاف دماي بيشينه به ترتيب 312.1 و 5.3 كلوين بوده است؛ در حاليكه براي سيستم هيبريدي اين مقادير به ترتيب 308 و 3.25 كلوين بدست آمده¬اند.

1402/06/28

Thermal analysis of an EV battery including dynamic heat generation

7/9/2024 12:00:00 AM

The widespread use of electric vehicles, including pure electric vehicles, hybrid electric vehicles, and plug-in electric vehicles, has had a significant impact on the transportation industry. Lithium-ion batteries have emerged as the preferred energy storage system and play a vital role in commercializing electric vehicles. However, battery performance is heavily influenced by temperature and requires thermal management systems to maintain the battery temperature within an optimal range and ensure battery pack performance and passenger safety. In this study, efforts were made to improve the thermal management system of lithium-ion batteries, and active and passive systems were numerically investigated. To achieve this goal, it was necessary to improve the modeling of heat generation in the battery. In this regard, a temperature-dependent dynamic model was presented, and its error was compared with that of a constant heat generation model. Based on this, the dynamic thermal model had an average error of 2.49% with a maximum error of 5.21%, while the constant heat model had an average error of 9.42% with a maximum error of 23.36%. Furthermore, the results showed that active and passive systems alone were not capable of creating favorable conditions, and therefore, a combination of six hybrid systems (coupled or hybridized) was used. In these systems, both the maximum temperature and the temperature difference in the battery were within the specified limits. At the same input speeds of 0.1 meters per second, the hybrid system reached a maximum temperature of 308 Kelvin and a temperature difference of 3.25 Kelvin under the best conditions, while the coupled system determined the values of 312.1 and 5.3 Kelvin for the maximum temperature and the maximum temperature difference, respectively.

باتري ليتيوم-يون , مديريت حرارتي باتري , مواد تغييرفاز دهنده

Li-ion battery , BTMS , PCM

Mohammad Sadegh Isfahani

Ayat Gharehghani