عنوان

مطالعه عددی کنترل دمای باتری‌های لیتیومی با بهره‌گیری از جوشش سیال

پ۲۸۴۳۷

per

مطالعه عددی کنترل دمای باتری‌های لیتیومی با بهره‌گیری از جوشش سیال

صابر عبداله‌زاده بناب

مهندسی مکانیک

۱۴۰۱

۷۳ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

تبدیل‌انرژی

۱۴۰۱/۱۱/۱۹

باتوجه به محدودیت‌های منابع تجدیدناپذیر و آسیب‌های محیط زیستی و آلایندگی‌ها به هنگام استفاده از سوخت‌های فسیلی تلاش برای توسعه‌ی منابع مختلف انرژی و جایگزینی آن‌ها بسیار حائز اهمیت می‌باشد. باتری‌های لیتیوم-یونی به دلیل مزیت‌هایی که دارند درحال حاضر بهترین جایگزین برای حل بحران‌های یادشده می‌باشند. با افزایش روزافزون توجه‌ها به باتری‌های لیتیوم-یون علاقه به تحقیق در مورد کارکرد، ایمنی و طول عمر باتری‌ها بسیار افزایش پیدا کرده است. یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در استفاده از باتری‌های لیتیوم-یون خنک‌کاری آن‌ها است چراکه افزایش دما تاثیر مستقیم در کارکرد و طول عمر باتری‌ها دارد. ‎برای کنترل دمای باتری‌ها روش‌های مختلف خنک‌کاری می¬تواند مورد استفاده قرار بگیرد که روش‌های خنک‌کاری ترکیبی می¬تواند عملکرد بهتری جهت مدیریت گرمایی باتری‌ها داشته باشند. در این میان فرآیند انتقال گرمای جوششی با توجه به ظرفیت بالای جذب گرما به هنگام تغییر فاز گزینه‌ی مناسبی برای خنک‌کاری باتری‌ها تلقی می‌شود که نسبت به سایر روش‌ها کمتر مورد مطالعه قرار گرفته‌ است. در این پژوهش یک مجموعه باتری لیتیوم-یون استوانه‌ای در نظر گرفته شده‌است. به منظور مدیریت گرمایی این ‌باتری‌ها سیستم خنک‎کاری ترکیبی برپایه‌ی خنک‌کاری به وسیله‌ی هوا و سیال جوششی پیشنهاد شده‌است. نتایج نشان داد سیستم مدیریت گرمایی ترکیبی پیشنهاد شده در تولید گرماهای مختلف باتری‌ عملکرد بسیار خوبی در خنک‌کاری نشان می‌دهد. سیستم مدیریت گرمایی پیشنهادی با کاهش دمای باتری‌ها شرایط کارکرد آن‌ها را در بازه‌ی دمایی مطلوبی کنترل می‌کند. همچنین توزیع دما بر روی باتری‌ها یکنواخت¬تر شده و اختلاف دمای بین باتری‌ها در مجموعه‌ی در نظر گرفته‌شده به حداقل می‌رسد.

Abstract:Considering the limitations of non-renewable resources, environmental damage and pollution by using fossil fuels, it is important to search for the development of different energy sources and their replacement. Lithium-ion batteries are currently the best alternatives to solve the aforementioned problems due to their advantages. With increasing attention to lithium-ion batteries, the interest in researching the performance, safety and lifespan of batteries has increased greatly. One of the most important challenges in using lithium-ion batteries is their cooling since increase in their temperature has a direct impact on their operation and lifespan. Different cooling methods have been investigated to control the temperature of batteries. Combined cooling methods can have better performance for thermal management of batteries. Due to the better heat transfer characteristics of flow boiling, and the high capacity of heat absorption during phase change, flow boiling can be considered a suitable option for cooling batteries, which have been less studied than other methods. In this research, cylindrical lithium-ion batteries are considered. In order to manage the thermal performance of these batteries, a combined cooling system based on cooling by air and boiling fluid has been proposed. The results showed that the proposed combined thermal management system gas very good cooling performance. By reducing the temperature of the batteries using the present proposed cooling method, their working conditions can be controlled in a favorable temperature range. Moreover, the uniformity of the temperature distribution for the batteries is maintained and the temperature difference between the batteries in the battery pack is minimized.

Numerical investigation of Li-ion battery thermal management system using fluid boiling

‏عبداله‌زاده بناب‏،

صابر ‏

تهیه کننده

‏امین فر‏،

‏آهنگر زنوزی،

حبیب‏

سجاد‏

استاد راهنما

استاد مشاور

‏تبریز