شبیه سازی و تحلیل عملکرد انباره لیتیوم گوگرد با چگالی انرژی بالا در شرایط راه اندازی سرد و چرخه رانندگی اروپا در خودرو برقی

انباره های لیتیوم گوگرد به دلیل چگالی انرژی بالا، وزن کم و هزینه تولید ارزان، به عنوان یکی از گزینه های آینده دار در صنعت ذخیره سازی انرژی بویژه برای خودروهای برقی، مورد توجه قرار گرفته اند. از جمله چالش هایی که برای انباره های مورد استفاده در خودروهای برقی وجود دارد، عملکرد در شرایط راه اندازی سرد (دمای محیط پایین و جریان خروجی زیاد بصورت همزمان) است. همچنین به منظور بررسی عملکرد انباره در شرایط رانندگی واقعی که شامل چرخه های متناوب شتابگیری، ترمزگیری و سرعت یکنواخت است، استفاده از منحنی استاندارد رانندگی اروپا می تواند مفید باشد. در این پژوهش، یک انباره لیتیوم گوگرد با ظرفیت ۳.۴ آمپرساعت با استفاده از نوع NTGK در محیط نرم افزار انسیس فلوئنت به صورت عددی شبیه سازی شده است. هدف از این مطالعه، بررسی هم زمان رفتار حرارتی و الکتروشیمیایی انباره و استفاده از نتایج برای طراحی سامانه مدیریت انباره است. نوع NTGK با نیاز به متغیرهای ورودی کمتر، دقت مناسبی در پیش بینی رفتار انباره دارد. اعتبارسنجی طرح با مقایسه نمودار ولتاژ برحسب ظرفیت تخلیه شده در نرخ های ۰.۲C، ۰.۵C و ۱.۵C انجام شد که بیشترین اختلاف آن ها بترتیب ۱۱.۱، ۶.۴۸، ۳.۰۷ درصد گزارش شده است. افزایش دمای انباره در این نرخ ها بترتیب برابر با ۰.۴، ۲.۲ و ۸ کلوین بوده است. در آزمایش راه اندازی سرد، بیشترین افت ولتاژ لحظه ای برابر با ۰.۷۶ ولت و بیشترین افزایش دما تنها ۰.۶ کلوین ثبت شد. همچنین، با اعمال ده چرخه رانندگی اروپا، سطح تغذیه باقی مانده انباره به ۵۱ درصد رسید که در مقایسه با دو انباره لیتیوم یون دیگر با تغذیه نهایی ۱۳.۳ درصد و ۲۸.۵ درصد، عملکرد بهتری نشان داد. کمترین افت ولتاژ لحظه ای در این آزمون برای انباره لیتیوم گوگرد برابر با ۰.۶۷ ولت بود، در حالی که برای انباره های دیگر ۰.۹ و ۱.۲ ولت ثبت شد. این نتایج، عملکرد پایدار و حرارتی مناسب این نوع انباره را در شرایط واقعی عملیاتی تایید می کنند.

کلیدواژه ها:

انباره لیتیوم گوگرد ، چگالی انرژی بالا ، نوع NTGK ، راه اندازی سرد ، چرخه رانندگی اروپا