شماره ركورد
33587
پديد آورنده
ياسرميركهنوج
عنوان
بررسي تجربي اثر تركيب لوله حرارتي با غوطهوري بر بهبود پارامترهاي حرارتي سلول باتري با كاربري خودرويي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي خودرو - گرايش قواي محركه
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1403/12/4
استاد راهنما
علي قاسميان مقدم
استاد مشاور
علي قاسميان مقدم
دانشكده
مهندسي خودرو
چكيده
امروزه باتوجهبه دغدغههاي محيطزيست و با اميد به محدودكردن پديده آلايندگي در كلانشهرها، توسعه خودروهاي برقي به يكي از اولويتهاي جهان صنعتي مدرن تبديل است. باتريهاي ليتيوميوني، از اصليترين و پركاربردترين نوع باتريهاي مورداستفاده در اين نوع از خودروها هستند. يكي از پارامترهاي مؤثر بر عملكرد خودرو برقي، دماي كاري مجموعه باتري است كه قادر به تغيير سرعت واكنش در باتري ميشود. علاوه بر اين، طول عمر باتري ليتيوم يون بسيار به اين پارامتر وابسته است. با توجه به حساسيت باتري ليتيوميون به دما، نگه داشتن دماي باتري در هر سه سطح سلول، ماژول و بسته باتري در محدوده مناسب و استاندارد امري حياتي است. در حال حاضر از روشهاي مختلفي براي خنككاري مجموعه باتري استفاده ميشود. ازجمله اين روشها ميتوان به خنككاري با هوا، مايع، لوله حرارتي، مواد تغيير فازدهنده و روشهاي تركيبي اشاره كرد. يكي از روشهاي تركيبي مؤثر، تركيب لوله حرارتي با خنككاري به روش غوطهوري است كه ميتواند بر كنترل دما و درنتيجه طول عمر باتري تأثيرگذار باشد. با توجه به اين امر، در اين پژوهش يك سامانه خنككاري نوين متشكل از تركيب لوله حرارتي با خنككاري غوطهوري معرفي شده و با استفاده از آزمونهاي تجربي مورد بررسي قرارگرفته است. در ابتد، يك ماژول باتري متشكل از چهار سلول ساختهشده است و با سامانههاي خنككاري جابهجايي آزاد هوا، غوطهوري و تركيب لوله حرارتي با غوطهوري مورد آزمون قرارگرفته است. در گام بعدي، اين ماژول باتري با استفاده از نتايج تجربي بهدستآمده و روش مدار معادل بهصورت يكبعدي مدلسازي شده است. درنهايت با استفاده از روش شبه تجربي آرينيويس به مدلسازي طول عمر باتري تحت چرخه رانندگيWLTP رده 3 پرداختهشده است. نتايج حاصل از آزمونهاي خنككاري نشان داد كه در نرخ جريان C1، سامانههاي خنككاري غوطهوري و تركيب لوله حرارتي و غوطهوري به ترتيب موجب كاهش بيشينه دما به ميزان 36/10% و 22/19% در مقايسه با سامانه خنككاري با جابهجايي آزاد هوا شدهاست. در نرخ جريان C2 نيز اين ميزان بهبود خنككاري به 26/13% و 81/24% افزايش يافته است. پس اضافه كردن سامانههاي خنككاري مختلف به خودرو و بررسي طول عمر باتري، نتايج نشان داد كه سامانههاي خنككاري غوطهوري و تركيب لوله حرارتي با غوطهوري ميتواند باعث بهبود 08/14% و 52/23% درصد در طول عمر باتري نسبت به خنككاري با جابهجايي آزاد هوا شود.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/03/19
عنوان به انگليسي
Experimental investigation of the effect of combining heat pipe with immersion method on improving thermal parameters of automotive battery cells
تاريخ بهره برداري
2/23/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
ياسر ميركهنوج
چكيده به لاتين
Electric vehicles are at the heart of the industrial revolution of our time, where much effort and resources are being invested in moving towards zero emissions, in the hope of limiting global warming and saving the planet. Lithium-ion batteries are the most essential and widely used type of battery in these vehicles. One of the key factors affecting the performance of electric vehicles is the operating temperature of the battery pack, which affects the reaction rate within the battery. Furthermore, the lifetime of lithium-ion batteries is highly dependent on this parameter. Since battery systems must operate within an optimal temperature range to ensure performance at the cell, module and pack levels, various cooling methods are currently used. These include air cooling, liquid cooling, heat pipes, phase change materials and hybrid methods. An effective hybrid approach combines heat pipes with immersion cooling, which can have an impact on temperature control and, consequently, battery lifetime. In this study, a novel cooling system combining heat pipes and immersion cooling is introduced and experimentally evaluated. Initially, a battery module comprising four cells was constructed and tested under three cooling systems: natural air convection, immersion cooling, and a combines heat pipes with immersion cooling. Subsequently, the battery module was modeled one-dimensionally using the equivalent circuit method. Finally, a Arrhenius method was employed to model the battery lifespan under the WLTP Class 3 driving cycle. The cooling test results revealed that at a C1 discharge rate, immersion cooling and the hybrid heat pipe-immersion system improved performance by 10.36% and 19.22%, respectively, compared to natural air convection. At a C2 discharge rate, these improvements increased to 13.26% and 24.81%. After integrating various cooling systems into the vehicle and analyzing battery lifetime, the results showed that immersion cooling and the hybrid system enhanced battery lifetime by 14.08% and 23.52%, respectively, compared to natural air convection.
كليدواژه هاي فارسي
سامانه مديريت حرارتي باتري , سامانه تركيبي , لوله حرارتي , غوطهوري , مدل عمر
كليدواژه هاي لاتين
Battery thermal management system , hybrid system , heat pipe , immersion , lifecycle model
Author
Yaser Mirkahnooj
SuperVisor
Ali Qasemian moqadam