Simulace kapalinového chlazení lithiové baterie

Lithium-iontová napájecí baterie byla široce používána v systému skladování energie elektrických vozidel kvůli její vysoké hustotě energie a dlouhé životnosti. Technologie chlazení baterií zahrnuje chlazení vzduchem, kapalinové chlazení, chlazení materiálu s fázovou změnou a chlazení ponorem.

Ponorné chlazení se vztahuje k přímému kontaktu mezi baterií a chladicí kapalinou. Ponořením bateriového modulu do kapaliny může kapalina absorbovat teplo generované bateriovou sadou lhostejně, aby se dosáhlo efektu fyzického chlazení. Způsob chlazení má následující výhody: vysoký přenos tepla a rovnoměrnost teploty, prodloužená životnost baterie, tepelná ochrana a rychlé nabíjení.

Geometrická příprava a modelování:

Geometrické zpracování se provádí v kosmickém prostoru pro rozdělení fluidní domény a článků baterie. Baterie je ponořena do izolační kapaliny a elektroda je přímo v kontaktu se vzduchem pro chlazení vzduchem. Izolační tekutina proudí ze spodní části baterie do horní části baterie a poloha membrány v oblasti tekutiny zajišťuje rovnoměrnou výměnu tepla baterie pro lepší chladicí výkon. Kompletní zjednodušení geometrického modelu a diskrétní model v gme3d.

Poté, co je model diskretizován, je modelován v sadě gt-suite, která zahrnuje dvě fluidní domény (chlazení elektrody vzduchem a chlazení okraje baterie). Přenos tepla prouděním a konvekcí může být jednoduše ekvivalentní dokončením ekvivalence membrány pro průchod průtoku v oblasti tekutiny.

Za podmínek vybíjení 3C rozložení teploty uvnitř baterie na konci vybíjení při různých rychlostech průtoku chladicí kapaliny:

Za stejných podmínek vybíjení je vliv průtoku chladicí kapaliny na teplotu baterie znázorněn na obrázku výše. Při různých průtokech je vidět, že nejvyšší teplota nastává v pravé horní části baterie.

Pro analýzu DOE je použit 1D model přechodové simulace chlazení ponořené baterie. Odráží především efektivitu modelování a simulačního výpočtu jednorozměrné simulační analýzy v rané fázi koncepčního projektu, která může efektivně zkrátit dobu modelování a simulace s přesností odpovídající přesnosti trojrozměrné simulace.