چکیده مقاله
خنک کاری باتری های لیتیم پلیمری در خودروهای برقی به عنوان یک چالش حیاتی مهندسی، مستلزم توسعه سیستم های مدیریت حرارتی با کارایی بالا است این باتری ها در حین عملکرد، به ویژه در شرایط شارژ/دشارژ سریع C rate بالا و چرخه های کاری پویا، مقادیر قابل توجهی حرارت تولید می کنند که عمدتا ناشی از تلفات ژول و گرمای واکنش های الکتروشیمیایی برگشت ناپذیر است تجمع این حرارت نه تنها می تواند منجر به کاهش عملکرد افت ظرفیت و توان ، تسریع پیری شیمیایی و افزایش ناهمگونی دمایی بین سلول ها شود، بلکه در بدترین حالت، با ایجاد پدیده گرمایش فراری، ایمنی کل سیستم را به مخاطره می اندازد هدف اصلی یک سیستم مدیریت حرارتی کارآمد، حفظ دمای عملیاتی سلول ها در محدوده بهینه ۲۵ تا ۴۰ درجه سانتی گراد و هم چنین حفظ اختلاف دمای ماکزیمم در سطح ماژول و پک زیر ۵ درجه سانتی گراد است تا از تخریب ناهمگون و عدم تعادل جلوگیری شود روش های خنک کاری موجود را می توان به دو دسته فعال نیازمند ورودی انرژی خارجی و غیرفعال تقسیم بندی کرد سیستم های خنک کاری با هوا، اعم از طبیعی و اجباری، به دلیل سادگی ساخت و هزینه پایین، در کاربردهای کم مصرف مورد استفاده قرار می گیرند، اما به دلیل ضریب انتقال حرارت پایین ۱۰ ۵۰ وات بر مترمربع کلوین و وابستگی به شرایط محیطی، برای خودروهای برقی با توان و چگالی انرژی بالا ناکافی هستند در مقابل، سیستم های خنک کاری با مایع، به ویژه از نوع غیرمستقیم با استفاده از صفحات سرد، با دارا بودن ضریب انتقال حرارت بسیار بالاتر معمولا بیش از ۱۰۰۰ وات بر مترمربع کلوین ، قابلیت کنترل دقیق دما و یکنواختی دمایی برتر، به عنوان فناوری غالب در خودروهای برقی نسل جدید مانند محصولات تسلا و جنرال موتورز تثبیت شده اند با این حال، این سیستم ها با چالش های پیچیدگی طراحی، افزایش وزن، هزینه و خطر احتمالی نشت سیال مواجه هستند فناوری های نوظهور، راه حل های مکمل و گاهی جایگزینی ارائه می دهند مواد تغییر فاز با جذب گرمای نهان ذوب، می توانند به طور موثر پیک های حرارتی را مدیریت کرده و یکنواختی دمایی را بهبود بخشند، اما هدایت حرارتی ذاتی پایین آن ها نیازمند استفاده در قالب کامپوزیت های تقویت شده مانند کامپوزیت های PCM گرافن یا ترکیب با سیستم های دیگر است لوله های حرارتی نیز با مکانیزم انتقال حرارت دو فازه بسیار کارآمد، گزینه مناسبی برای مدیریت نقطه های داغ و یکپارچه سازی در ساختارهای فشرده هستند جهت گیری آینده این حوزه به سمت توسعه سیستم های ترکیبی/هیبرید هوشمند است که با تلفیق چند فناوری مانند مایع PCM یا مایع لوله حرارتی و بهره گیری از استراتژی های کنترل تطبیقی مبتنی بر داده های حسگرهای تعبیه شده و الگوریتم های پیش بین، حداکثر کارایی حرارتی را با حداقل مصرف انرژی جانبی محقق می سازند هم چنین، تحقیقات بر روی سیال های نانو برای افزایش عملکرد سیستم های مایع، و خنک کاری مستقیم دو فازه برای دستیابی به حداکثر انتقال حرارت، در حال پیگیری است
کلیدواژهها
نویسندگان
ساسان زنگنه
۱ استادیارگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، کرمانشاه، ایران
فواد فرجی
۲ استادیارگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، کرمانشاه، ایران
شاپور ابراهیمی
۳ استادیارگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، کرمانشاه، ایران
رضا مولایی
۴ دانشجو کارشناسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، کرمانشاه، ایران
شیوه ارجاع
�نگنه، ساسان و فرجی، فواد و ابراهیمی، شاپور و مولایی، رضا،1404،چگونگی خنک کاری باتری های لیتیم پلیمری در خودروهای برقی،بیست و نهمین کنفرانس ملی مهندسی برق ،کامپیوتر و مکانیک،شیروان
ارائهشده در
مجموعه مقالات بیست و نهمین کنفرانس ملی مهندسی برق ،کامپیوتر و مکانیک28 بهمن 1404 · شیروان