مطالعه و بررسی رفتار حرارتی طرح نوین خنک‌کاری ترکیبی پک باتری لیتیوم- یون با لوله حرارتی

با توسعه بازار قوای محرکه بر مبنای انرژی الکتریکی، افزایش بهره‌وری این سامانه‌‌ها اجتناب‌ناپذیر است. عملکرد و بهره‌وری پک‌های باتری به عنوان منبع انرژی در خودروهای برقی به طور مستقیم به مدیریت حرارتی بستگی‌ دارد. استفاده از روش‌های خنک‌کاری با مصرف انرژی کمتر و توزیع دمای یکنواخت‌تر سبب افزایش چگالی انرژی، طول عمر، کارایی و بهره‌وری می‌شود. لوله حرارتی وسیله‌ای با قابلیت انتقال حرارتی بالاست که به صورت غیرفعال عمل ‌می‌کند. در این پژوهش طرحی نوین مورد بررسی قرار گرفته است که با تعداد کمتری لوله حرارتی نسبت به نمونه‌های پیشین، کنترل دمای پک باتری به صورت ترکیبی محقق شود. در این طرح به ازای 8 سلول باتری لیتیوم- یون، یک لوله حرارتی استفاده شده است. برای افزایش دقت نتایج، با حل معادلات ntgk، حرارت تولیدی باتری در سیکل تخلیه محاسبه گردید. در نرخ جریان‌های الکتریکی c1، c1.5 و c2، حداقل سرعت مورد نیاز سیال وروی کانال خنک‌کاری، با هدف حفظ بیشینه دمای پک باتری کمتر از 40 درجه سلسیوس و نیز بیشینه اختلاف دمای کمتر از 5 درجه سلسیوس، مورد بررسی قرار گرفت. به ترتیب در سرعت‌های ورودی 0003/0 ،003/0، 01/0 متر بر ثانیه، در نرخ جریان‌های الکتریکی c1، c1.5 و c2، دمای بیشینه کمتر از 40 درجه سلسیوس محقق شد. در تمامی این شرایط اختلاف دمای حداکثر کمتر از 5 درجه سلسیوس بود. با توجه به نتایج امیدوارکننده بدست آمده، با توسعه این طرح امکان استفاده تعداد کمتری لوله حرارتی، درکنار حفظ شرایط دمایی مطلوب، وجود دارد.

thermal behavior investigation of a new design of li-ion battery pack hybrid cooling with heat pipe

with the expansion of the electric powertrain market, it is inevitable that the efficiency of these systems will increase. the performance and efficiency of battery packs as an energy source in electric vehicles directly depend on thermal management. cooling methods with less energy consumption and uniform temperature distribution increase energy density, lifetime, efficiency, and productivity. a heat pipe is a passive device with high heat transfer capability. in this research, a new design has been investigated to control the battery pack s temperature hybrid with a smaller number of heat pipes compared to previous examples. this design uses one heat pipe for every 8 lithium-ion battery cells. to increase the accuracy of the results, by solving the ntgk equations, the heat source of the battery in the discharge cycle was calculated. at the rate of electric currents 1c, 1.5c and 2c, minimum required speed of the fluid in the cooling channel was investigated, with the aim of maintaining the maximum temperature of the battery pack below 40℃ and the maximum temperature difference of 5 respectively, at the input speeds 0.0003, 0.003, and 0.01 m/s at the rate of electric currents 1c, 1.5c, and 2c, the maximum temperature was less than 40℃. in all these conditions, the maximum temperature difference was less than 5 degrees celsius. according to the promising results obtained, with the development of this setup, it is possible to use a smaller number of heat pipes, while maintaining favorable temperature conditions.