شبیه سازی پالسی ماژول باتری لیتیوم یونی خودروهای الکتریکی با ظرفیت ۶/۱۴ آمپرساعت با مدل ECM

باتری های لیتیوم یونی به عنوان قلب تپنده خودروهای الکتریکی، نقش محوری در عملکرد و ایمنی این خودروها ایفا می کند. اکثر محققان بارگذاری یکنواخت را برای شبیه سازی مدیریت حرارتی باتری در نظر گرفته اند که باحالت واقعی شارژ و دشارژ هنگام استفاده از خودرو الکتریکی تفاوت دارد. تولید گرما در این باتری ها تحت بارگذاری های مختلف، به ویژه در شرایط پالسی، می تواند منجر به کاهش عمر مفید باتری و حتی بروز خطرات ایمنی شود. شرایط پالسی به حالتی گفته می شود که باتری دارای نوسان در نرخ شارژ و دشارژ است برای مثال هنگام ترمز گیری، شتاب گیری و فقط در هنگامی که در بزرگراه حرکت می کند میتوان نرخ بارگذاری را یکنواخت فرض کرد. در این پژوهش، با استفاده از شبیه سازی عددی، رفتار حرارتی یک سلول باتری لیتیوم یونی با ظرفیت ۶/۱۴ آمپر ساعت تحت بارگذاری های پالسی مورد بررسی قرار گرفت. مدل الکتروشیمیایی ECM به عنوان ابزار اصلی شبیه سازی به کار گرفته شد تا بتوان رفتار دینامیکی باتری را در شرایط واقعی بهتر توصیف کرد. نتایج شبیه سازی نشان داد که نرخ تخلیه پالسی به طور مستقیم بر افزایش دمای سلول تاثیرگذار است. همچنین، پس از چندین سیکل شارژ و دشارژ پالسی، سلول به ولتاژ قطع مشخص شده توسط سازنده رسید که نشان دهنده اعتبار مدل شبیه سازی در پیش بینی عمر چرخه باتری می باشد. از جمله یافته های مهم این پژوهش، نوسانات قابل توجه در تولید گرما در طول تخلیه های پالسی بود که در مدل های با نرخ تخلیه ثابت مشاهده نمی شود. این نوسانات نشان دهنده اهمیت در نظر گرفتن رفتار دینامیکی باتری در طراحی سیستم های مدیریت حرارتی می باشد. در نهایت، نتایج این پژوهش تاکید می کند که برای طراحی دقیق سیستم های مدیریت حرارتی در خودروهای الکتریکی، استفاده از مدل های شبیه سازی پالسی ضروری است. این مدل ها می توانند به طور دقیق تر توزیع دمایی در باتری را پیش بینی کرده و به این ترتیب، به افزایش ایمنی و طول عمر باتری کمک کنند.

کلیدواژه ها:

خودرو الکتریکی ، باتری لیتیوم یونی ، شیمی باتری ، نرخ تولید حرارت ، مدیریت حرارتی ، شبیه سازی پالسی