شبيه سازي يك سيستم مديريت حرارتي هيبريد شامل سيستم هواخنك و سيستم مبتني بر ماده تغيير فاز دهنده براي مجموعه باتري يك خودروي الكتريكي

كارشناسي ارشد

امروزه به دليل عمر محدود باتري¬هاي ليتيوم يوني و گرماي ناشي از دشارژ شدن آنان، طراحي، بهينه¬سازي و استفاده از خودروهاي هيبريد الكتريكي، تمام¬الكتريكي و پيل¬سوختي با چالش¬هاي اساسي مواجه است. براي خنك¬كاري و مديريت حرارتي باتري ليتيوم يوني از روش¬هاي فعال (مثل سيستم آب¬خنك و هواخنك)، روش¬هاي غيرفعال (نظير سيستم¬هاي بهره¬مند از ماده¬ي تغيير فاز دهنده) و روش¬هاي هيبريدي بهره مي¬برند. سيستم مديريت حرارتي غيرفعال كه مبتني بر ماده¬ي تغيير فاز دهنده باشد با چالشي اساسي مواجه است و آن اينكه رسانايي حرارتي ماده¬ي تغيير فاز دهنده پايين بوده و پس از ذوب شدن، كارايي قبل را از خود نمي¬تواند به نمايش بگذارد. براي جبران اين نقيصه، دانشمندان و مهندسين خودرويي از سيستم هواخنك و يا آب¬خنك بهره مي¬برند و به عبارتي راه¬حل را در هيبريد كردن چند سيستم¬ مديريت حرارتي مي¬بينند. در اين پايان¬نامه سعي شده با بهره¬مندي از سيستم مديريت حرارتي هيبريد مشتمل بر سيستم هواخنك و سيستم مبتني بر ماده¬ي تغيير فاز دهنده، سلول ليتيوم يوني مديريت حرارتي شود. در ابتدا، مدل سلول ليتيوم يوني در نرم¬افزار فلوئنت آورده شد و اين نتيجه حاصل شد كه براي نرخ¬هاي دشارژ بالاتر از C3، لزوم وجود يك سيستم مديريت حرارتي به شدت حس مي¬شود. سپس، مساله¬ ذوب ماده¬ي تغيير فاز دهنده درون يك حلقه (استوانه) بررسي شد و كانتورهاي كسر حجمي تغيير فاز دهنده¬ي مذاب بر حسب زمان براي سه عدد خميري 105، 106 و 108 ارائه شد. نتايج شبيه¬سازي نشان¬ داد هر چه ثابت ناحيه¬ي خميري تغيير فاز دهنده بيشتر شود، اين ماده مقاومت بيشتري به ذوب¬شدن از خود نشان خواهد داد. نهايتاً، شبيه¬سازي¬هاي سه¬بعدي كه شامل لوله¬هاي حاوي جريان هواي خنك درون مجموعه¬ي سيستم مديريت حرارتي هيبريد بود، انجام شد. در اين شبيه¬سازي¬ها فرض شده هوا با اختلاف فشار نسبي 2/0 اتمسفر و با دماي 20 درجه¬ي سانتي¬گراد وارد لوله¬هاي دوپاسه، سه¬پاسه و چهارپاسه شده و از سمت ديگر به اتمسفر محيط تخليه مي¬گردد. نتايج شبيه¬سازي بيانگر آن است كه سيستم هيبريد حاوي لوله¬ي هواي چهارپاسه، كسر حجمي تغيير فاز دهنده مايع كمتري نسبت به دو سيستم دوپاسه و سه¬پاسه دارد. از طرفي ديگر، اين سيستم قادر است دماي سطح باتري را بيشتر از دو سيستم مذكور كاهش دهد و اين بدان معناست كه سيستم مديريت حرارتي هيبريد مشتمل بر لوله¬ي هواي خنك چهارپاسه، بهترين انتخاب از ميان سه گزينه¬ي طراحي شده به عنوان سيستم مديريت حرارتي است. براي درك بهتر مطالب فوق¬الذكر، رجوع به متن پايان¬نامه پيشنهاد مي¬گردد.

192408

دانشگاه علم و صنعت ايران

سيستم محركه

پروفسور محمدحسن شجاعي فرد - دكتر غلامرضا مولايي منش