طراحي و شبيه سازي سيستم خنك كاري باتري هاي خوروهاي الكتريكي و هيبريد جهت افزايش انتقال حرارت و راندمان عملكرد باتري ها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده امروزه با كاهش ذخاير زير زميني سوخت هاي فسيلي و آلايندگي زيست محيطي از سوخته شدنشان، بشر به فكر استفاده از خودرو هاي با آلايندگي كمتر نظير خودروهاي تمام الكتريكي و هيبريد الكتريك افتاده است.يكي از مهم‌ترين اجزاي خودروهاي برقي باتري است كه نقش اصلي را در خودرو هاي برقي و نقش مكمل را در خودروهاي هيبريد،ايفا مي كند.باتري هاي ليتيوم يون،در بين گزينه هاي ديگر باتري با توجه به قيمت تمام شده ي پايين تر،طول عمر و چگالي انرژي بالا مورد توجه و استفاده ي بيشتري قرار گرفته اند.اما مشكلات گرمايي مربوط به اين باتري ها استفاده از آن ها براي مصارف بالاي انرژي را با محدوديت هايي روبرو كرده است.از اين رو،خنك كاري و مراقبت باتري ليتيوم يون از اهميت ويژه اي برخوردار است.استراتژي هاي خنك كاري باتري به سه دسته اصلي خنك كاري فعال،خنك كاري غير فعال و خنك كاري تركيبي تقسيم بندي مي شود.روش هاي معمول خنك كاري مجموعه باتري،روش هوا خنك(دميدن هواي محيط به داخل مجموعه باتري توسط فن)،آب خنك(عبور آب يا يك سيال دي الكتريك از مجموعه باتري)،لوله حرارتي،ترموالكتريك،صفحه سرد و مواد تغيير فازدهنده است.سامانه برقي روش تغيير فاز دهنده روش نسبتاً جديدي است كه از مزاياي بسياري اعم از نياز به صرف انرژي،توزيع دماي يكنواخت در مجموعۀ باتري و راحتي در به كارگيري برخوردار است.سامانه مديريت حرارتي با مواد تغيير فاز دهنده به تنهايي سامانه خنك كاري غير فعال محسوب مي شود،اما زماني كه اين سامانه با يك سامانه مديريت حرارتي فعال مانند هوا خنك يا آب خنك تركيب مي شود، نتايج به شكل قابل توجهي بهتر مي شود. در اين پايان‌نامه با استفاده از برنامهANSYS FLUENT و تحيل داده هاي بدست آمده دانستيم كه استفاده از مواد تغيير فاز دهنده پارافين و پارافين/گرافن منبسط شده براي‌ مديريت‌ حرارتي‌ باتري‌ بسيار تاثير گذار بوده و آهنگ‌ افزايش‌ دما در باتري را‌ تا 53 درصد كاهش‌ خواهد داد. در مورد خنك‌سازي پارافين، حداكثر دماي باتري ليتيوم يون بعد از 600 ثانيه بسيار كندتر از خنك‌سازي پارافين/ گرافن منبسط شده مي باشد. و حداكثر دما به℃ 50.2 مي رسد كه از محدوده دماي كار بهينه فراتر مي رود. با توجه به عملكرد حرارتي با استفاده از پارافين خالص و پارافين /گرافن منبسط شده در شرايط تنش، مواد تغيير فاز دهنده در حدود 100 ثانيه، شروع به ذوب شدن مي كنند به دليل نرخ توليد گرما بالا در شرايط تنش و در مقايسه با خنك كننده پارافين، دماي باتري ليتيوم يون با استفاده از خنك كننده پارافين/ گرافن منبسط شده با سرعت بسيار كمتري افزايش مي يابد و در فرآيند تخليه كلي كندتر است. حداكثر دماي خنك كننده پارافين/ گرافن منبسط شده℃ 49،2در حالي كه پارافين خالص℃ 53.4 است.كه اين نتايج بيان‌گر اين مي‌باشد كه باتري در دماي ايده‌آل و داراي بهترين بازدهي وعمر بالا مي باشد.

222409

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان