بررسی عملکرد و بهبود مدیریت حرارتی باتری لیتیوم-یون با طراحی نوین هیت سینک هیبریدی

در خودروهای برقی جایی که باتری های لیتیوم-یون نقشی حیاتی در تامین انرژی ایفا می کنند، دما به عنوان یک عامل کلیدی تعیین کننده عملکرد، ایمنی و طول عمر سیستم باتری عمل می نماید. در طول فرآیندهای شارژ و دشارژ این باتری ها مقدار قابل توجهی گرما تولید می کنند که مدیریت صحیح آن برای حفظ راندمان و جلوگیری از خرابی های پرهزینه ضروری است. بنابراین طراحی یک سیستم مدیریت حرارت باتری کارآمد که بتواند حداکثر دما و اختلاف دما را در محدوده عملیاتی مطلوب کنترل کند از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از مینی کانال ها در صفحات خنک کننده هیت سینک راهکاری موثر برای حفظ دمای عملیاتی باتری در محدوده ایمن، افزایش یکنواختی حرارتی و جلوگیری از تشکیل نقاط داغ محسوب می شود. در این مطالعه یک صفحه خنک کننده مینی کانال به طور خاص برای خنک سازی باتری های لیتیوم-یون در خودروهای برقی پیشنهاد شده است. هدف اصلی بهبود عملکرد حرارتی از طریق طراحی بهینه کانال ها است به گونه ای که انتقال حرارت موثر با حداقل مصرف انرژی حاصل شود. عملکرد این سیستم مدیریت حرارت نوین با صفحه خنک کننده مینی کانال به صورت عددی و از طریق شبیه سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت درک عمیق تر تاثیر هندسه مینی کانال ها بر راندمان انتقال حرارت، این مطالعه در بازه ۴۰۰۷۱ تا ۱۰۰۰ انجام شده است. علاوه بر این نتایج شبیه سازی ها با در نظر گرفتن نرخ شارژ و دشارژ ۳C محاسبه و ارزیابی اعداد رینولدز شده اند. منظور از ۳C یعنی شارژ یا تخلیه باتری با جریانی سه برابر ظرفیت نامی آن.

کلیدواژه ها:

خودروهای برقی ، سیستم مدیریت حرارت باتری ، هیت سینک ، Lithium-ion ، Battery thermal management system ، Heat sink ، Reynolds number