توسعه مدل یک بعدی پک باتری خودرو با هدف بررسی اثر سیستم مدیریت حرارت بر مدت زمان شارژ و میزان مصرف انرژی در شرایط محیطی مختلف

رشد روز افزون خودروهای الکتریکی از یک سو و تاثیر به سزای سیستم مدیریت حرارت در عملکرد و ایمنی آنها از سوی دیگر، مباحث مربوط به طراحی سیستم مدیریت حرارت خودروهای الکتریکی را به کانون توجه پژوهشگران این حوزه تبدیل کرده است. در این میان، طراحی سیستم مدیریت حرارت باتری به دلیل تاثیر مستقیم دما بر عملکرد و عمر باتری لیتیوم یون، مهم ترین و پر چالش ترین بخش طراحی سیستم مدیریت حرارت خودرو می باشد که نیازمند شناسایی دقیق مشخصات و رفتار حرارتی پک باتری می باشد. هدف از مطالعهی حاضر، بررسی اثرات دمای محیط و همچنین عملکرد سیستم مدیریت حرارت در بهبود زمان شارژ پک باتری با درنظر گرفتن محدودیت های شارژ سلول های باتری در دماها و وضعیتهای شارژ مختلف می باشد. در این راستا مدل ۱D پک باتری خودروی برقی توسعه داده شد و نتایج حاصل با نتایج تحلیل های سه بعدی مقایسه و مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه با توسعه مدل یک بعدی سیستم مدیریت حرارت باتری، به بررسی اثرات فعال سازی سیستم مدیریت حرارت بر بهبود مدت زمان شارژ و همچنین میزان مصرف انرژی آن در دماهای مختلف محیط پرداخته شد. نتایج نشان می دهند که اثر فعال شدن سیستم مدیریت حرارت در شرایط آب و هوایی سرد در بهبود مدت زمان شارژ قابل ملاحظه می باشد. به طوریکه در دمای محیط صفر درجه سانتیگراد میتواند مدت زمان شارژ را حدود ۳ ساعت کاهش داده و به ۵۸ دقیقه برساند. میزان بهبود زمان شارژ برای دماهای C۲۰ و C۴۰ درجه محیط نیز به ترتیب ۱۴.۲ و ۱.۵ دقیقه می باشد. همچنین میزان مصرف انرژی سیستم مدیریت حرارت در دمای محیط ۲۰- درجه سانتیگراد در طول زمان شارژ ۴.۶۴ کیلووات ساعت محاسبه گردیده است که حدود ۱۰ برابر میزان مصرف انرژی در دماهای ۲۰ و ۴۰ درجه سانتیگراد می باشد. همچنین مشاهده شد با افزایش دمای آستانه خاموش شدن گرمکن الکتریکی از ۲۵ به ۳۵ و ۴۵، می توان مدت زمان شارژ را به ترتیب ۲۸.۵ و ۳۰ دقیقه کاهش داد که به قیمت افزایش حدود ۷% و ۱۹% میزان مصرف انرژی سیستم برای دماهای ۳۵ و ۴۵ درجه سانتیگراد تمام خواهد شد.

کلیدواژه ها:

خودرو برقی ، باتری لیتیوم-یون ، مدل یک بعدی پک باتری ، مدت زمان شارژ ، مصرف انرژی سیستم مدیریت حرارت