بررسی توزیع دما طی تست تنش دینامیکی بر روی سطح باتری لیتیوم-یون بکار گرفته شده در یک خودروی هیبرید الکتریکی

دو چالش بزرگ دنیای امروز، آلودگی هوای شهرها و نگرانی از روبه پایان نهادن سوخت‌های فسیلی است که بشر را ناگزیر به جایگزین کردن منابع تجدیدناپذیر سوخت با منابع تجدیدپذیر انرژی می‌کند. در هر دو زمینه، صنعت خودرو نقش قابل توجهی دارد. جهت غلبه بر چالش‌های مذکور، طی دهه اخیر توسعه خودروهای الکتریکی در دستور کار صنعت خودرو بوده است. در این خودروها باتری‌های قابل شارژ لیتیوم-یون نقشی اساسی ایفا می‌کنند. کارآیی، ایمنی و عمر این باتری‌ها بسیار متاثر از دمای عملکردی آنها است. در این پژوهش به کمک داده‌های تجربی یک سلول باتری لیتیومیون منشوری با استفاده از نرم‌افزار انسیس فلوئنت به صورت یک مدل دو پتانسیلی شبیه سازی می‌گردد و تغییرات زمانی ولتاژ و دمای ماکزیمم سلول به همراه توزیع دما طی چهار نرخ دشارژ ثابت 7c ،3c ،2c و 9c )نرخ دشارژ 1 c معادل نرخ جریانی است که کل بار الکتریکی باتری را طی یک ساعت تخلیه می‌نماید( و نیز طی پروفیل دشارژ متغیر با زمانتست تنش دینامیکی )تست ویژه باتری خودروی هیبریدی( در بازه‌های مختلف ارائه و مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج حاصل از شبیه سازی بیانگر آن است که دماهای بالایی نظیر 45 درجه سانتیگراد نیز در طی تست تنش دینامیکی تجربه می‌شود. چنین دمایی علاوه بر اینکه می‌تواند منجر به فرسودگی سریع باتری شود، می‌تواند مخاطره آفرین نیز باشد.

Investigation of Temperature Distribution During Dynamic Stress Test on the Surface of Lithium-ion Battery used in an Electric Hybrid Vehicle

There are two major challenges for today’s world: urban air pollution and the concern that fossil fuels will end, which forces humans to replace fossil fuels sources with renewable energy sources; the automobile industry can have a key role in tackling of both challenges. To overcome these challenges, during the last decade, the development of electric vehicles has been on the agenda for the automotive industry. Lithiumion rechargeable batteries play a vital role in these vehicles. The performance, safety and life of these batteries are very much affected by their operating temperature. In this study, with the help of experimental data, a lithiumion battery cell is simulated using the ANSYS Fluent software via a twopotential model. The time variations of the voltage and maximum cell temperature along with the temperature distribution at four constant discharge rates of 2C, 3C, 7C, and 9C and the discharge profile of dynamic stress test which is a special profile used for testing hybrid vehicles battery systems are presented. The simulation results indicate that high temperatures as 45 C are also experienced during the dynamic stress test. Such a temperature which could lead to a battery thermal runaway would be a hazard to the battery and electric vehicle.