بررسی عددی تاثیر هندسه جریان در سامانه خنک‌کاری باتری لیتیوم-یونی خودروهای برقی

Abstract

در سال‌های اخیر یکی از مشکلات اصلی در تولید انبوه خودروهای برقی، عدم وجود یک منبع انرژی قدرتمند و اقتصادی بوده است. باتری‌های لیتیوم-یون، با توجه به قیمت تمام شده کمتر، طول عمر بالاتر و میزان انرژی بیشتر، مورد توجه و استفاده بیشتری قرار گرفته‌اند. اما مشکلات گرمایی مربوط به این باتری‌ها استفاده از آنها را برای مصارف بالای انرژی با محدودیت روبرو کرده است. در این تحقیق به بررسی سامانه مدیریت حرارتی برای خنک‌کاری یک مجموعه باتری و جستجوی حالت بهینه با استفاده از شبیه‌سازی عددی برای حالت‌های مختلف پرداخته شده است. در این راستا خنک‌کاری جابجایی آزاد هوا، جابجایی اجباری هوا در حضور چاه حرارتی، جابجایی اجباری هوا به همراه ماده تغییر فاز دهنده پارافین، جابجایی اجباری هوا به همراه پارافین و فوم فلزی و جابجایی اجباری هوا به همراه پارافین، فوم فلزی و پره بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده مشاهده شده است که استفاده از پارافین به همراه بهبود دهنده‌های رسانندگی فوم فلزی و پره، شرایط مناسبی را برای خنک‌کاری ایجاد می‌کند، بطوریکه دمای ماکزیمم 34 % نسبت به پارافین خالص کاهش می‌یابد و حتی پس از طی 21 چرخه کامل با تغییر نرخ حرارت تولیدی نیز دمای ماکزیمم از دمای مجاز بیشتر نمی‌شود. در بدترین شرایط دما به 8/53 درجه سلسیوس می‌رسد که کمتر از دمای مجاز می‌باشد.