ด้วยยอดขายและการเป็นเจ้าของรถยนต์พลังงานใหม่ที่เพิ่มขึ้น อุบัติเหตุจากไฟไหม้รถยนต์พลังงานใหม่จึงเกิดขึ้นเป็นระยะ การออกแบบระบบจัดการความร้อนเป็นปัญหาคอขวดที่จำกัดการพัฒนารถยนต์พลังงานใหม่ การออกแบบระบบจัดการความร้อนที่มีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงความปลอดภัยของรถยนต์พลังงานใหม่
การสร้างแบบจำลองความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นพื้นฐานของการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยในจำนวนนี้ การสร้างแบบจำลองลักษณะการถ่ายเทความร้อนและการสร้างแบบจำลองลักษณะการเกิดความร้อนเป็นสองด้านที่สำคัญของการสร้างแบบจำลองความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จากการศึกษาที่มีอยู่เกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองลักษณะการถ่ายเทความร้อนของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกพิจารณาว่ามีค่าการนำความร้อนที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ดังนั้น การศึกษาอิทธิพลของตำแหน่งการถ่ายเทความร้อนและพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนที่แตกต่างกันต่อการกระจายความร้อนและค่าการนำความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบระบบการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
เซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตขนาด 50 A·h ถูกใช้เป็นวัตถุวิจัย และได้ทำการวิเคราะห์ลักษณะพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนอย่างละเอียด พร้อมทั้งเสนอแนวคิดการออกแบบการจัดการความร้อนแบบใหม่ รูปร่างของเซลล์แสดงในรูปที่ 1 และพารามิเตอร์ขนาดเฉพาะแสดงในตารางที่ 1 โครงสร้างของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยทั่วไปประกอบด้วยขั้วบวก ขั้วลบ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ตัวคั่น ขั้วบวก ขั้วลบ ขั้วกลาง วัสดุฉนวน วาล์วนิรภัย และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC)เครื่องทำความร้อนน้ำหล่อเย็น PTC/เครื่องทำความร้อนอากาศ PTC) เทอร์มิสเตอร์และตัวเรือนแบตเตอรี่ แผ่นกั้นจะอยู่ระหว่างชิ้นส่วนขั้วบวกและขั้วลบ และแกนแบตเตอรี่ถูกสร้างขึ้นโดยการพันขดลวดหรือกลุ่มขั้วถูกสร้างขึ้นโดยการลามิเนต ลดโครงสร้างเซลล์หลายชั้นให้เหลือวัสดุเซลล์ที่มีขนาดเท่ากัน และทำการประมวลผลที่เทียบเท่ากันบนพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ของเซลล์ ดังแสดงในรูปที่ 2 วัสดุเซลล์แบตเตอรี่ถือว่าเป็นหน่วยทรงสี่เหลี่ยมลูกบาศก์ที่มีลักษณะการนำความร้อนแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน และค่าการนำความร้อน (λz) ที่ตั้งฉากกับทิศทางการเรียงซ้อนจะถูกกำหนดให้มีค่าน้อยกว่าค่าการนำความร้อน (λx, λy) ที่ขนานกับทิศทางการเรียงซ้อน
(1) ความสามารถในการระบายความร้อนของระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์สี่ประการ ได้แก่ ค่าการนำความร้อนที่ตั้งฉากกับพื้นผิวระบายความร้อน ระยะทางระหว่างศูนย์กลางของแหล่งความร้อนและพื้นผิวระบายความร้อน ขนาดของพื้นผิวระบายความร้อนของระบบจัดการความร้อน และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวระบายความร้อนกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ
(2) เมื่อเลือกพื้นผิวระบายความร้อนสำหรับการออกแบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แผนการถ่ายเทความร้อนด้านข้างของวัตถุวิจัยที่เลือกจะดีกว่าแผนการถ่ายเทความร้อนที่พื้นผิวด้านล่าง แต่สำหรับแบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยมที่มีขนาดแตกต่างกัน จำเป็นต้องคำนวณความสามารถในการระบายความร้อนของพื้นผิวระบายความร้อนที่แตกต่างกันเพื่อกำหนดตำแหน่งการระบายความร้อนที่ดีที่สุด
(3) สูตรนี้ใช้ในการคำนวณและประเมินความสามารถในการระบายความร้อน และใช้การจำลองเชิงตัวเลขเพื่อตรวจสอบว่าผลลัพธ์มีความสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าวิธีการคำนวณมีประสิทธิภาพและสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในการออกแบบการจัดการความร้อนของเซลล์สี่เหลี่ยมได้บีเอ็มเอส)
วันที่เผยแพร่: 27 เมษายน 2566
