ارائه و تحلیل عددی عملکرد مدیریت سیستم حرارتی خنک کننده در باتری لیتیوم یونی

محورهای موضوعی : انتقال حرارت

محمد علی فرج‌الهی ¹ (دانشجو کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک(تبدیل انرژی)_دانشکده مکانیک،برق و کامپوتر_دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات،تهران،ایران)
محمد حسن نوبختی ² (استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)
مرتضی خیاط ³ (گروه مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1400/01/20 تاریخ پذیرش : 1400/05/18 تاریخ انتشار : 1400/08/13

کلید واژه: شبیه‌سازی عددی, سیستم مدیریت حرارتی باتری, باتری لیتیوم_یون, سلول‌های باتری, انتفال حرارت,

چکیده مقاله :

عامل اساسی خرابی و کاهش چشمگیرعملکرد باتری بالا رفتن دمای آن است، در نتیجه سیستم های کنترل حرارتی باتری (BTMS) برای نظارت و بهینه سازی وضعیت حرارتی باتری ها ساخته شده‌اند. در این مقاله، دو چینش سری و موازی برای قرارگیری بسته باتری ها در خودرو های الکتریکی، با تعداد یکسان 17280 عدد از سلول باتری های 18650 پیشنهاد شده و برای انتخاب بهترین حالت قرارگیری بسته باتری ها، با یکدیگر مقایسه می‌شوند. با کمک برنامه کامسول به مقایسه تغییر دمای سطح بسته باتری ها در رژیم جریان آرام سیال و تغییرات شار حرارتی در 700 ثانیه نخست تخلیه سلول باتری‌ها از حالت شارژ کامل و انتخاب بهترین طراحی قرارگیری بسته باتری ها پرداخته می‌شود. حداکثر دمای سطح بسته باتری ها از دمای اولیه 27 درجه در چینش سری و موازی به ترتیب اندازه‌گیری می‌شود. حداکثر اختلاف دما در چینش سری بسته باتری ها اختلافی 10 درصدی با چینش موازی دارد، همچنین با مقایسه شار حرارتی کل، عملکرد بهتر چینش موازی در مقایسه با چینش سری باتری ها، این نوع طراحی را به اولویتی کاربردی و مقرون بصرفه‌تر نسبت به دیگر طرح پیشنهادی قرار می‌دهد.

چکیده انگلیسی:

The main cause of failure and significant reduction in battery performance is a rise in temperature, so battery thermal control systems (BTMS) are built to monitor and optimize the thermal status of batteries. In this paper, two series and parallel arrangements for placing battery packs in electric vehicles with the same number of 17,280, 18650 battery cells are proposed and compared to select the best position for placing the battery packs. With the help of the Comsol program, the temperature change of the battery pack in the laminar fluid flow regime and the heat flux changes in the first 700 seconds of discharging the battery cells from the full charge mode and selecting the best design of the battery pack placement are compared. The maximum closed surface temperature of batteries is measured from the initial temperature of 27 degrees in series and parallel arrangement, respectively. The maximum temperature difference in the series of batteries is 10% different from the parallel arrangement. Also, by comparing the total heat flux, the better performance of the parallel arrangement compared to the arrangement of the battery series, makes this type of design a practical and more cost-effective priority than other designs.