Nghiên cứu hệ thống làm mát pin xe điện bằng không khí kết hợp dòng chảy ngược

Nhiệt sinh ra trong quá trình sạc hoặc xả do phản ứng hóa học, điều kiện tỏa nhiệt xung quanh mỗi viên pin không giống nhau Hiệu suất sạc-xả giữa các pin khác nhau Tình trạ

Nghiên cứu hệ thống làm mát pin xe điện bằng

không khí kết hợp dòng chảy ngược

Nhu cầu giảm lượng khí thải Carbon dioxide từ ngành

vận tải

Xe điện thuần túy và xe điện hybrid ngày càng phát triển

Nhưng chưa đáp ứng được quãng đường đi được xa, tính kinh tế nhiên liệu thấp và hiệu

suất cao

Gặp những khó khăn trong việc phát triển hệ thống pin trên xe

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

Nhiệt sinh

ra trong

quá trình

sạc hoặc

xả do

phản ứng

hóa học,

điều kiện

tỏa nhiệt

xung

quanh mỗi

viên pin

không

giống

nhau

Hiệu suất sạc-xả giữa các pin khác nhau

Tình trạng

bộ pin sạc

và xả quá mức sau nhiều chu

kì

Tuổi thọ

và hiệu suất của các viên pin giảm đáng kể

và bộ pin mất hiệu quả

Ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, tuổi thọ và độ

an toàn của bộ pin

VẤN ĐỀ HỆ THỐNG PIN:

Hướng tiếp cận và giải quyết vấn đề

Đánh giá tình trạng làm mát hiên tại

Xác định nhược điểm của kiểu làm mát hiện tại

Thu thập dữ liệu về nhiệt độ hoạt động, hiệu suất với các điều kiện khác nhau

Xây dựng mô hình mô phỏng

Sử dụng phần mềm ANSYS để tạo mô hình dòng chất lỏng và truyền nhiệt trong hộp pin

Mô phỏng cả làm mát nối tiếp và song song của từng phương pháp

Thử Nghiệm Các Cấu Trúc Làm Mát

Khác Nhau

Thử nghiệm với các tấm có kích thước

và hình dạng khác nhau Tối ưu hóa vị trí cửa hút gió và thoát khí

Hướng tiếp cận và giải quyết vấn đề

Kiểm Tra Làm Mát Tự Nhiên và Cưỡng

Bức

So sánh hiệu quả của làm mát tự nhiên

và cưỡng bức

Xem xét việc sử dụng quạt làm mát để tăng cường khả năng tản nhiệt

Đánh Giá và Lặp Lại

Phân tích kết quả thu được từ các thí nghiệm và mô phỏng

Điều chỉnh thiết kế và tiến hành các vòng lặp tối ưu hóa tiếp theo dựa trên phản hồi và kết quả

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:

Cải thiện tính đồng nhất nhiệt độ của bộ pin và nhiệt độ trung bình của bộ pin

Giảm sự chênh lệch nhiệt độ giữa các viên pin

Tăng hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của pin

Tăng cường hơn nữa khả năng tản nhiệt cho bộ pin

CÁCH THỰC HIỆN MÔ PHỎNG THEO TỪNG

BƯỚC:

Geometry: Xử lí hình học

Xử lí trực tiếp trong môi trường ansys

2x10 cell pin Cửa hút gió 104x65

Khoảng cách giữa

2 pin liền kề 52

mm

Đường kính pin 38

mm Chiều dài 120

572 mm

130 mm

104 mm

Meshing: Chia lưới trong Ansys

Chọn chế độ Auto – đơn giản

Setup: thiết lập các điều kiện biên

Dòng chảy không nén được ???

Tốc độ trao đổi nhiệt theo thời gian

Setup: thiết lập các điều kiện biên

Phương trình năng lượng

Setup: thiết lập các điều kiện biên

Vật liệu cho pin

Setup: thiết lập các điều kiện biên

Vật liệu cho pin Điều kiện đầu

vào

Setup: thiết lập các điều kiện biên

Nhập

Chọn

Setup: thiết lập các điều kiện biên

Chọn chạy

mô phỏng

Kết quả

• RLAF: Luồng không khí phân lớp ngược

• UDAF: Luồng không khí một chiều

• HT: Nhiệt độ cao nhất

• MXATD: Chênh lệch nhiệt độ trung bình3

Vận tốc càng cao thì HT và MXATD càng thấp

RLAF có thể cải thiện đáng kể tính đồng nhất nhiệt độ của bộ pin, đồng thời hạ

thấp HT và MXATD của bộ pin

HT và MXATD của RLAF đều thấp hơn UDAF

Biên độ biến thiên của HT và MXATD đối với hai hệ thống trở nên nhỏ

Kết luận

Luồng không khí phân lớp ngược có thể cải thiện đáng kể tính nhất quán của nhiệt độ, hạ thấp nhiệt độ cao nhất và chênh lệch nhiệt độ tối đa của bộ pin

Cải thiện luồng không khí phân lớp ngược bằng cách thêm lưới chỉnh lưu ở lối

vào để giảm sự dao động nhiệt độ ở lối vào của pin Nhiệt độ trung bình tối đa của luồng không khí phân lớp ngược giảm

Các tham số như khoảng cách giữa các ô và tốc độ khí vào được tối ưu hóa

Chênh lệch nhiệt độ trung bình tối đa ban đầu tăng và giảm sau đó khi khoảng

cách tăng, chênh lệch nhiệt độ trung bình tối đa giảm khi tốc độ tăng