توصيفگر ها :
تغيير فاز دهنده ها , باتري ليتيوم يون , مديريت حرارتي باتري , سيستم هواخنك , سيستم آب خنك
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
Abstract
Today, with the reduction of underground reserves of fossil fuels and environmental pollution from their burning, mankind has thought of using cars with less emissions such as fully electric and hybrid electric cars. One of the most important components of electric cars is the battery, which plays the main role. It plays a complementary role in electric cars and in hybrid cars. Lithium-ion batteries, among other battery options, are receiving more attention and use due to their lower cost, longevity and high energy density. but the thermal problems related to these batteries have limited their use for high energy consumptionTherefore, the cooling and maintenance of the lithium ion battery is of particular importance. The battery cooling strategies are divided into three main categories: active cooling, passive cooling and combined cooling. The battery is an air-cooled method (blowing ambient air into the battery assembly by a fan), water-cooled (passing water or a dielectric fluid through the battery assembly), heat pipe, thermoelectric, cold plate, and phase change materialsThe electrical system of the phase changer method is a relatively new method that has many advantages, including the need to spend energy, uniform temperature distribution in the battery group, and ease of use. The thermal management system with phase changer materials alone is a passive cooling system. However, when this system is combined with an active thermal management system such as air-cooled or water-cooled, the results are significantly betteIn this thesis, by using the ANSYS FLUENT program and analyzing the obtained data, we found that the use of paraffin phase change materials and expanded paraffin/graphene is very effective for battery thermal management and will reduce the rate of temperature increase in the battery by 53%. . In the case of paraffin cooling, the maximum temperature of the Li-ion battery after 600 seconds is much slower than that of paraffin/expanded graphene cooling. And the maximum temperature reaches 50.2°C which exceeds the optimum working temperature range. According to the thermal performance using pure paraffin and expanded paraffin/graphene under stress conditions, phase change materials start to melt in about 100 seconds due to the high heat generation rate under stress conditions compared to cooling. Paraffin, Li-ion battery temperature rises at a much lower rate using expanded paraffin/graphene cooling and is slower in the overall discharge process. The maximum cooling temperature of expanded paraffin/graphene is 49.2°C, while pure paraffin is 53.4°C. These results indicate that the battery is at the ideal temperature and has the best efficiency and long life
