• شماره ركورد
    31053
  • پديد آورنده

    سهيل سعيدي پور

  • عنوان
    بررسي تأثير استفاده از فوم‌هاي فلزي در مديريت حرارتي باتري خودروهاي الكتريكي همراه با مواد تغييرفازدهنده
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك- تبديل انرژي
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/4/20
  • استاد راهنما
    آيت قره قاني
  • استاد مشاور
    ندارم
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    سيستم‌هاي حمل‌ونقل يكي از بزرگ‌ترين منابع آلودگي‌هاي زيست‌محيطي هستند. خودروهاي برقي به‌عنوان جايگزيني براي خودروهاي سوخت فسيلي توسعه يافته‌اند و مي‌توانند با استفاده از منابع انرژي پاك به كاهش آلودگي كمك كنند. چالش اصلي در توسعه خودروهاي برقي، سيستم ذخيره‌سازي انرژي است كه از ميان گزينه‌هاي مختلف، باتري‌هاي ليتيوم - يون به دليل چگالي انرژي بالا، طول عمر و ايمني بهتر، بيشتر موردتوجه قرار گرفته‌اند. اما اين باتري‌ها براي عملكرد بهينه نيازمند شرايط دمايي مناسب هستند؛ دماي عملياتي آنها بايد بين 15℃ تا ℃35 باشد و اختلاف دمايي آنها نبايد بيش از 5℃ شود. سيستم مديريت حرارتي باتري در خودروهاي برقي با اتخاذ روش‌هاي خنك‌كاري مناسب، مي‌تواند شرايط كاري مطلوب را فراهم و به بهبود كارايي و طول عمر باتري‌ها كمك كند و از خطرات زيست‌محيطي ناشي از تغييرات اقليمي بكاهد. در اين مطالعه، با تمركز بر ملاحظات ايمني و اقتصادي، يك سيستم مديريت حرارتي نوين براي باتري‌ها طراحي شده است. اين سيستم شامل ماده تغييرفازدهنده، فوم فلزي و ميكرو كانال‌ها بوده و به‌گونه‌اي عمل مي‌كند كه عملكرد حرارتي باتري را در شرايط مختلف كاري، سناريوهاي ايمني و سيكل‌هاي رانندگي واقعي به طور قابل‌توجهي بهبود مي‌بخشد، درحالي‌كه مصرف انرژي را به حداقل مي‌رساند. يك مدل حرارتي باتري و ماده تغييرفازدهنده، با استفاده از داده‌هاي تجربي اعتبارسنجي شده است. سيستم‌هاي تركيبي و مبتني بر مايع به‌صورت عددي تحت نرخ‌هاي شارژ/تخليه مختلف و سيكل‌هاي رانندگي واقعي مقايسه شده‌اند تا ويژگي‌هاي ايمني، مصرف توان و كارايي حرارتي آن‌ها تعيين شود. نتايج نشان داد كه روش خنك‌سازي تركيبي مي‌تواند به طور مؤثري دما و اختلاف دما را در محدوده مطلوب نگه دارد. در خنك‌كاري تركيبي در مقايسه با سيستم مبتني بر مايع خنك، با اتخاذ كامپوزيت مواد تغييرفازدهنده توانست حرارت جذب شده از بخش ميكرو كانال‌ها را به مقدار 24% كاهش داده و در مصرف انرژي پمپ صرفه‌جويي گردد. همچنين، خنك‌كاري تركيبي شرايط كاري بهتري براي بسته باتري فراهم مي‌كند و 76% توان پمپاژ كمتري نسبت به سيستم مبتني بر مايع نياز دارد. علاوه بر اين، عملكرد سيستم خنك‌سازي پيشنهادي در صورت خرابي كانال مايع موردمطالعه قرار گرفت و نتايج نشان داد كه خنك‌كاري تركيبي مي‌تواند به طور موفقيت‌آميز دماي حداكثر باتري را در زير 50℃ در طول فرايند شارژ/تخليه سريع حفظ كند. در نهايت، ارزيابي عملكرد حرارتي تحت شرايط رانندگي واقعي، برتري خنك‌سازي تركيبي در كاهش دماي پيك و به حداقل رساندن تغييرات دماي باتري را نشان داد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/04/30
  • عنوان به انگليسي
    Investigating the effect of using metal foams in thermal management of electric vehicle batteries with phase change materials
  • تاريخ بهره برداري
    7/10/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سهيل سعيدي پور

  • چكيده به لاتين
    Transportation systems are among the largest sources of environmental pollution. Electric vehicles have been developed as alternatives to fossil fuel-powered cars and can help reduce pollution by using clean energy sources. The main challenge in developing electric vehicles is the energy storage system. Lithium-ion batteries have gained the most attention among the various options due to their high energy density, longer lifespan, and better safety. However, these batteries require optimal thermal conditions for efficient performance; their operating temperature must be between 15℃ and 35℃, and the temperature difference should not exceed 5℃. By adopting appropriate cooling methods, the battery thermal management system in electric vehicles can provide the desired working conditions, enhance the performance and lifespan of the batteries, and reduce the environmental risks associated with climate change. This study proposes a battery thermal management system composed of phase change material (PCM) and mini-channels, focusing on safety and economic considerations, to improve thermal performance under various operating conditions, safety scenarios, and real driving cycles while minimizing energy consumption. A thermal model of the battery and PCM has been validated using experimental data. Hybrid and liquid-based systems were numerically compared under different charge/discharge rates and real driving cycles to determine their safety features, power consumption, and thermal efficiency. The results showed that the hybrid cooling method can effectively maintain temperature and temperature uniformity within the desired range, with mini-channels contributing 24% less than the liquid-based system. Additionally, hybrid cooling provides better operating conditions for the battery pack and requires 76% less pumping power than the liquid-based system. Furthermore, the performance of the proposed cooling system was studied in the event of liquid channel failure, and the results indicated that hybrid cooling could successfully keep the maximum battery temperature below 50℃ during fast charge/discharge processes. Finally, thermal performance eva‎luation under real driving conditions demonstrated the superiority of hybrid cooling in reducing peak temperature and minimizing battery temperature variations.
  • كليدواژه هاي فارسي
    سيستم مديريت حرارتي باتري , مدل‌سازي عددي , مواد تغييرفازدهنده , سيستم مايع خنك , باتري ليتيوم يون
  • كليدواژه هاي لاتين
    Battery thermal management system , numerical modeling , phase change materials , Liquid cooling system , lithium ion battery
  • Author
    Soheil Saeedipoor
  • SuperVisor
    Ayat Gharaghani