جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (خانم نیما)
موضوع: طراحی یک سیستم هیبریدی جهت مدیریت حرارتی باتری‌های لیتیوم -یونی مورداستفاده در خودروهای الکتریکی
ارائه دهنده: نازنین نیما
استادان راهنما: دکتر محمدرضا سلیم پور
استادان مشاور:-
استادان داور: دکتر چیت ساز و دکتر عالم رجبی
چکیده:
باتری‌های لیتیوم-یونی ، به دلیل مزایایی همچون ظرفیت بالا ، طول عمر بالا و نرخ تخلیه ی شارژ خود بخودی پایین، به‌طور گسترده‌ای در وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌شوند. در این باتری ها به دلیل واکنش‌های شیمیایی و مقاومت اهمی در فرآیند شارژ / تخلیه مقدار قابل‌توجهی گرما تولید می‌کنند که موجب بروز مشکلاتی مانند گرم شدن بیش‌ازحد ،تورم و حتی انفجار باتری خواهد شد.
مشکلات مربوط به ناپایداری حرارتی در باتری ازجمله کاهش ظرفیت، افزایش نرخ فرایند های الکتروشیمیایی می‌شود که خود باعث تولید حرارت بیشتر می‌شودو انفجار، ناشی از گرم شدن بیش‌ازحد باتری و یا عدم یکنواختی حرارتی در پک باتری هست. ازنقطه‌نظر ارزیابی قابلیت اطمینان باتری‌های لیتیوم یونی، طراحی یک سیستم مدیریت حرارتی باتری کارآمد تبدیل به یک چالش مهم در خودروهای الکتریکی برای کنترل و حذف گرمای تولیدشده توسط سلول‌ها است. خواص اصلی هر سیستم مدیریت حرارتی شامل هزینه ساخت پایین ، نیاز به طرح ساده، قابلیت اطمینان بالا، اندازه کوچک و محکم بودن، ارزان، کم‌وزن و عدم انتشار گاز مضر می‌باشد.
در اين پژوهش به طراحي يك سيستم مديريت حرارتي ترکیبی(ترکیب لوله حرارتی و مبدل حرارتی مواد تغییر فاز دهنده) براي حالت شارژ سريع يا سوپر شارژ در نرخ شارژ C5 ( که باتری را در مدت زمان یک پنجم ساعت شارژ می کند.)پرداخته خواهد شد. لوله حرارتی دارای اندازه کوچک و فشرده و وزن سبک است زیرا فقط به مقدار کمی سیال عامل نیاز دارد و برای گردش آن به پمپ یا کمپرسور نیاز ندارد. علاوه بر این ، لوله حرارتی یک وسیله حرارتی غیرفعال (منفعل) است زیرا برای گردش سیال عامل انتقال حرارت خود به منبع تغذیه خارجی نیاز ندارد. عملکرد یک لوله حرارتی به طراحی ساختار آن ، سیال عامل و ساختار فتیله مویینگی بستگی دارد.
ماژول‌های باتري مدل18650 استوانه‌ای ليتيوم-يوني توسط لوله حرارتي در قسمت اواپراتور، حرارت را منتقل كرده و قسمت كندانسور لوله حرارتي توسط سيال خنك مي‌شود. در قسمت دوم اين پژوهش به مبدل حرارتي اي كه خارج از پك باتري و در ايستگاه شارژ قرار دارد و سيال انتقال‌دهنده حرارت در قسمت كندانسور توسط آن خنك مي‌شود طبق پژوهش مرجع که پیش از این در دانشکده انجام شده است و كوپل آن با قسمت اول پژوهش پرداخته مي‌شود.
نتیجه می شود که مدل با افزایش طول ناحیه کندانسور لوله حرارتی و ضخامت فتیله دمای ماکسیمم کاهش می یابد. برای رسیدن به مدلی که در آن با دریافت گرما از باتری و رعایت دمای عملکرد باتری (بازه ی 15 تا 35 درجه سلسیوس) مدل های مختلف سنجیده شدند. نتیجه می شود که با افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی و برای دستیابی به دمای ماکسیمم پایین تر، ضخامت فتیله باید افزایش یابد.در نهایت مدل های پیشنهادی که از افزایش ضخامت فتیله و قراردادن پره بر روی ناحیه ی کندانسور دستیابی به دمای زیر 35 درجه را ممکن می سازد.
كلمات كليدي:
باتري ليتيوم-يوني – خودروهاي الكتريكي – لوله حرارتي – دماي كاري – سيستم مديريت حرارتي