عنوان
طراحي يك سيستم هيبريدي جهت مديريت حرارتي باتري هاي ليتيوم -يوني مورد استفاده در خودروهاي الكتريكي
نويسنده اصلي
نيما، نازنين
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
باتريهاي ليتيوم-يوني، به دليل مزايايي همچون ظرفيت بالا، طول عمر بالا و نرخ تخليهي شارژ خود بخودي پايين، به طور گستردهاي در وسايل نقليه الكتريكي استفاده ميشوند. در اين باتريها به دليل واكنشهاي شيميايي و مقاومت اهمي در فرآيند شارژ / تخليه مقدار قابلتوجهي گرما توليد ميكنند كه موجب بروز مشكلاتي مانند گرم شدن بيشازحد، تورم و حتي انفجار باتري خواهدشد.
مشكلات مربوط به ناپايداري حرارتي در باتري ازجمله كاهش ظرفيت، افزايش نرخ فرايندهاي الكتروشيميايي ميشود كه خود باعث توليد حرارت بيشتر ميشود و انفجار، ناشي از گرم شدن بيشازحد باتري و يا عدم يكنواختي حرارتي در پك باتري هست. ازنقطه نظر ارزيابي قابليت اطمينان باتريهاي ليتيوم-يوني، طراحي يك سيستم مديريت حرارتي باتري كارآمد تبديل به يك چالش مهم در خودروهاي الكتريكي براي كنترل و حذف گرماي توليدشده توسط سلولها است. خواص اصلي هر سيستم مديريت حرارتي شامل هزينه ساخت پايين، نياز به طرح ساده، قابليت اطمينان بالا، اندازه كوچك و محكم بودن، ارزان، كموزن و عدم انتشار گاز مضر ميباشد.
در اين پژوهش به طراحي يك سيستم مديريت حرارتي تركيبي (تركيب لوله حرارتي و مبدل حرارتي مواد تغيير فاز دهنده) براي حالت شارژ سريع يا سوپر شارژ در نرخ شارژ ( 5Cكه باتري را در مدتزمان يكپنجم ساعت شارژ ميكند).پرداخته خواهدشد. لوله حرارتي داراي اندازه كوچك و فشرده و وزن سبك است زيرا فقط به مقدار كمي سيال عامل نياز دارد و براي گردش آن به پمپ يا
كمپرسور نياز ندارد. علاوه بر اين، لوله حرارتي يك وسيله حرارتي غيرفعال (منفعل) است زيرا براي گردش سيال عامل انتقال حرارت خود به منبع تغذيه خارجي نياز ندارد. عملكرد يك لوله حرارتي به طراحي ساختار آن، سيال عامل و ساختار فتيله مويينگي بستگي دارد.
ماژولهاي باتري مدل 18650استوانهاي ليتيوم-يوني توسط لوله حرارتي در قسمت اواپراتور، حرارت را منتقل كرده و قسمت كندانسور لوله حرارتي توسط سيال خنك ميشود. در قسمت دوم اين پژوهش به مبدل حرارتي اي كه خارج از پك باتري و در ايستگاه شارژ قرار دارد و سيال انتقالدهنده حرارت در قسمت كندانسور توسط آن خنك ميشود طبق پژوهش مرجع كه پيشازاين
در دانشكده انجامشده است و كوپل آن با قسمت اول پژوهش پرداخته ميشود.
نتيجه ميشود كه با افزايش طول ناحيه كندانسور لوله حرارتي و ضخامت فتيله، دماي ماكسيمم كاهش مييابد. براي رسيدن به
مدلي كه در آن با دريافت گرما از باتري و رعايت دماي عملكرد باتري (بازه 15تا 35درجه سلسيوس) مدلهاي مختلف سنجيده
شدند. نتيجه ميشود كه با افزايش ضريب انتقال حرارت جابجايي و براي دستيابي به دماي ماكسيمم پايينتر، ضخامت فتيله بايد
افزايش يابد. درنهايت مدلهاي پيشنهادي با افزايش ضخامت فتيله و قراردادن پره بر روي ناحيه كندانسور دستيابي به دماي زير 35
درجه را ممكن ميسازد.
كلمات كليدي:
باتري ليتيوم-يوني – خودروهاي الكتريكي – لوله حرارتي – دماي كاري – سيستم مديريت حرارتي
شماره ركورد
221731
گرايش رشته تحصيلي
تبديل انرژي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان