Mô phỏng quá trình làm mát khối pin lithium trong xe điện ứng dụng phần mềm ANSYS FLUENT
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
-
Trần Phước DinhTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamPhạm Minh MậnTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamNguyễn Lê Châu ThànhTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamBùi Văn HùngTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamTống Duy QuốcTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
Từ khóa:
làm mát pin
pin lithium
pin xe điện
nhiệt độ pin
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả thực hiện nghiên cứu làm mát cho bộ pin được lắp đặt trên xe đạp điện có điện áp dung lượng 24V và dung lượng là 12Ah. Trong quá trình sử dụng, nhiệt độ của pin ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất, tuổi thọ và tính an toàn của pin. Nhiệt độ hoạt động tốt nhất của pin được khuyến nghị là từ 0-40°C và nhiệt độ chênh lệch giữa các tế bào pin phải nhỏ hơn 5°C. Vì vậy, việc nghiên cứu làm mát cho pin là một việc có ý nghĩa và hết sức cần thiết với thực trạng hiện nay. Các tế bào pin được đặt cách nhau một khoảng từ 1mm đến 4mm, sau đó không khí làm mát sẽ được đưa vào làm mát có vận tốc tăng từ 1m/s cho đến 20m/s. Mô hình được mô phỏng trên phần mềm ANSYS FLUENT 2021. Từ đó có thể đánh giá và lựa chọn mô hình tốt nhất, với khoảng cách giữa các tế bào pin và vận tốc dòng không khí phù hợp, tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn mang lại hiệu quả làm mát tốt.
Tài liệu tham khảo
-
[1] S. Martins, L. F. Guimaraes, A. B. Botelho Junior, J. A. S. Tenorio, and D. C. R. Espinosa, "Electric car battery: An overview on global demand, recycling and future approaches towards sustainability”, J Environ Manage, vol. 295, 113091, Oct 1 2021, doi: 10.1016/j.jenvman.2021.113091.
[2] Li, F. He, and L. Ma, "Thermal management of cylindrical batteries investigated using wind tunnel testing and computational fluid dynamics simulation”, Journal of Power Sources, vol. 238, pp. 395-402, 2013, doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.04.073.
[3] Á. G. Miranda and C. W. Hong, "Integrated modeling for the cyclic behavior of high power Li-ion batteries under extended operating conditions”, Applied Energy, vol. 111, pp. 681-689, 2013, doi: 10.1016/j.apenergy.2013.05.047.
[4] Zhong et al., "Researches of composite phase change material cooling/resistance wire preheating coupling system of a designed 18650-type battery module”, Applied Thermal Engineering, vol. 127, pp. 176-183, 2017, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2017.08.022.
[5] Mahamud and C. Park, "Reciprocating air flow for Li-ion battery thermal management to improve temperature uniformity”, Journal of Power Sources, vol. 196, no. 13, pp. 5685-5696, 2011, doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.02.076.
[6] A. H. Akinlabi and D. Solyali, "Configuration, design, and optimization of air-cooled battery thermal management system for electric vehicles: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 125, 109815, 2020, doi: 10.1016/j.rser.2020.109815.
[7] Zhao, X. Wang, M. Negnevitsky, and H. Zhang, "A review of air-cooling battery thermal management systems for electric and hybrid electric vehicles”, Journal of Power Sources, Vol. 501, No. 1, 230001, 2021, doi: 10.1016/j.jpowsour.2021.230001.
[8] K. Sharma and A. Prabhakar, "A review on air cooled and air centric hybrid thermal management techniques for Li-ion battery packs in electric vehicles”, Journal of Energy Storage, Vol. 41, No. 2, 102885, 2021, doi: 10.1016/j.est.2021.102885.
[9] Wang, C. Li, W. Li, M. Huang, and D. Qi, "Effect analysis on performance enhancement of a novel air cooling battery thermal management system with spoilers”, Applied Thermal Engineering, vol. 192, 116932, 2021, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2021.116932.
[10] Wang, T. Tao, J. Xu, X. Mei, X. Liu, and P. Gou, "Cooling capacity of a novel modular liquid-cooled battery thermal management system for cylindrical lithium ion batteries”, Applied Thermal Engineering, Vol. 178, No. 2, 115591, 2020, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115591.
[11] -H. Yang, S.-C. Tan, and J. Liu, "Thermal management of Li-ion battery with liquid metal”, Energy Conversion and Management, vol. 117, pp. 577-585, 2016, doi: 10.1016/j.enconman.2016.03.054.
[12] Lai, W. Wu, K. Chen, S. Wang, and C. Xin, "A compact and lightweight liquid-cooled thermal management solution for cylindrical lithium-ion power battery pack”, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 144, 118581, 2019, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118581.
[13] Ping, R. Peng, D. Kong, G. Chen, and J. Wen, "Investigation on thermal management performance of PCM-fin structure for Li-ion battery module in high-temperature environment”, Energy Conversion and Management, vol. 176, pp. 131-146, 2018, doi: 10.1016/j.enconman.2018.09.025.
[14] Frusteri, V. Leonardi, S. Vasta, and G. Restuccia, "Thermal conductivity measurement of a PCM based storage system containing carbon fibers”, Applied Thermal Engineering, vol. 25, no. 11-12, pp. 1623-1633, 2005, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2004.10.007.
[15] Z. et al., "Active cooling based battery thermal management using composite phase change materials”, Energy Procedia, vol. 158, pp. 4933–4940, 2019, doi: 10.1016/j.egypro.2019.01.697.
[16] Huang, X. Li, G. Zhang, J. Zhang, F. He, and Y. Li, "Experimental investigation of the thermal performance of heat pipe assisted phase change material for battery thermal management system”, Applied Thermal Engineering, vol. 141, pp. 1092-1100, 2018, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2018.06.048.
[17] Chen et al., "Air and PCM cooling for battery thermal management considering battery cycle life”, Applied Thermal Engineering, vol. 173, 115154, 2020, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115154.
[18] Rao, Z. Qian, Y. Kuang, and Y. Li, "Thermal performance of liquid cooling based thermal management system for cylindrical lithium-ion battery module with variable contact surface”, Applied Thermal Engineering, vol. 123, pp. 1514-1522, 2017, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2017.06.059.
[19] Wang, S. Teng, H. Xi, and Y. Li, "Cooling performance optimization of air-cooled battery thermal management system”, Applied Thermal Engineering, vol. 195, 117242, 2021, doi:0.1016/j.applthermaleng.2021.117242.
[20] Chen, W. Wu, F. Yuan, L. Chen, and S. Wang, "Cooling efficiency improvement of air-cooled battery thermal management system through designing the flow pattern”, Energy, vol. 167, pp. 781-790, 2019, doi: 10.1016/j.energy.2018.11.011.
[21] ANSYS, Fluent User's Guide, 2022.
[22] L. Monteith and M. H. Unsworth, "Appendix” in Principles of Environmental Physics, Elsevier, 2013, pp. 373-381.
[23] The Engineering ToolBox. Fans - Efficiency and Power Consumption, 2023. [online] Available at: https://www.engineeringtoolbox.com/fans-efficiency-power-consumption-d_197.html [Accessed 15/8/2023]
Xem thêm
Ẩn bớt
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
Nov 30, 2023
Download
Cách trích dẫn
Trần Phước Dinh, Phạm Minh Mận, Nguyễn Lê Châu Thành, Bùi Văn Hùng, và Tống Duy Quốc. “Mô phỏng Quá trình làm mát khối Pin Lithium Trong Xe điện ứng dụng phần mềm ANSYS FLUENT”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 21, số p.h 11.2, Tháng Mười-Một 2023, tr 71-76, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/8765.
