Nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt trong module pin Lithium 18650 sử dụng trên xe điện bằng phương pháp số

Bài viết trình bày mô hình mô phỏng nhiệt của một module pin Lithium-ion bằng phương pháp số. Nhiệt độ của các cell pin ảnh hưởng lẫn nhau khi được lắp ghép trong module. Cell pin ở giữa module có nhiệt độ cao hơn so với các cell pin nằm phía ngoài.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt trong module pin Lithium 18650 sử dụng trên xe điện bằng phương pháp số TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG MODULE PIN LITHIUM 18650 SỬ DỤNG TRÊN XE ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ RESEARCH ON HEAT EXCHANGE PROCESS IN LITHIUM 18650 BATTERY MODULE USED IN ELECTRIC VEHICLES BY NUMERICAL METHOD THẨM BỘI CHÂU1, TRẦN THẾ NAM2 1 Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2 Phòng Khoa học - Công nghệ, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: chautb.vck@vimaru.edu.vn với các nhiệt độ rất thấp hoặc rất cao. Khi một bộ pin Tóm tắt Li-ion trở nên quá nóng hoặc quá lạnh do các yếu tố Bài báo trình bày mô hình mô phỏng nhiệt của một môi trường hoặc do tốc độ sạc hoặc xả cao của chính module pin Lithium-ion bằng phương pháp số. nó, thì hiệu suất và vòng đời của pin bị giảm đáng kể. Nhiệt độ của các cell pin ảnh hưởng lẫn nhau khi Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng, khi bộ pin bị nóng lên được lắp ghép trong module. Cell pin ở giữa hoặc lạnh đi ngoài phạm vi nhiệt độ tối ưu (20°C đến module có nhiệt độ cao hơn so với các cell pin 40°C), thì khi nhiệt độ thay đổi chỉ một độ (1°C) cũng nằm phía ngoài. Trong điều kiện không được làm mát, nhiệt độ của các cell pin tăng lên đến 40℃ có thể tạo ra sự khác biệt lớn về độ an toàn, khả năng sau một chu kì sạc 0,2 giờ. Việc tăng hiệu quả quá sạc và độ tin cậy việc quản lý pin. Việc nghiên cứu sự trình trao đổi nhiệt đối lưu giúp cho nhiệt độ giảm sinh nhiệt và trao đổi nhiệt trong quá trình sạc - xả của xuống đến 35℃ nhiệt độ này nằm trong giới hạn các pin lithium đơn lẻ bằng phương pháp số đã được làm việc cho phép của pin. thực hiện và công bố trong [1]. Trong các ứng dụng Từ khóa: Pin lithium-ion, truyền nhiệt, làm mát, thực tế, nguồn cung cấp năng lượng điện yêu cầu một module. số lượng lớn pin, và các pin này thường được tổ chức thành từng khối gọi là các module. Khi được ghép lại Abstract thành module trường nhiệt của các pin sẽ ảnh hưởng This article has presented a thermal simulation model of a Lithium-ion battery module using qua lại và kết quả là trường nhiệt và trao đổi nhiệt của numerical methods. The temperature of the module pin sẽ khác so với các pin đơn lẻ. Từ đó việc battery cells affects each other when assembled in nghiên cứu trường nhiệt và trao đổi nhiệt của module the module. The battery cells in the middle of the pin cũng như khối pin là cần thiết để đảm bảo rằng các module have a higher temperature than the module pin và các bộ nguồn luôn hoạt động an toàn battery cells located on the outside. In uncooled và tin cậy. Khái quát về các phương pháp làm mát bộ conditions, the temperature of the battery cells pin cũng như các tiêu chí đánh giá hệ thống quản lý increases to 40℃ after a 0.2 hour charging cycle. nhiệt bộ pin sử dụng trên xe điện đã được trình bày Increasing the efficiency of the convection heat trong [2-5]. transfer helps reduce the battery cell temperature to 35℃, which is within the allowable working Bài báo trình bày việc mô phỏng trường nhiệt limit of the battery. trong module pin cỡ nhỏ, ảnh hưởng của điều kiện làm mát tới sự phân bố nhiệt độ của module pin bằng Keywords: Lithium-ion battery, heat transfer, cooling, numerical analysis, module. phương pháp số. Dựa trên các kết quả mô phỏng, đề xuất phương pháp làm mát phù hợp cho module pin.1. Mở đầu 2. Mô hình mô phỏng Module pin Lithimun-ion Như đã được chứng minh từ thực tế, hiện nay pin Một dạng thường gặp của tổ hợp các cell pin Lithiumlithium đang là lựa chọn số một cho nguồn cung cấp là module 6S2P được hình thành từ 12 cell pin 18650năng lượng trên các thiết bị giao thông vận tải (xe đạp (đường kính 18mm, cao 65mm) sắp xếp thành hai hàng,điện, xe máy điện, xe ô tô điện - EV, xe ô tô lai điện - mỗi hàng 6 cell như được thể hiện trên Hình 1. Các thanhHEV), các thiết bị điện tử di động và thậm chí là cả dẫn điện bằng nhôm liên kết các điện cực của các cell pincác thiết bị lưu trữ năng lượng cho lưới điện. Có được với nhau. Toàn bộ module pin giả thiết được bọc trongmột vị trí như vậy là do pin Lithium-ion (Li-ion) có plastic, tạo thành một miền không khí bao quanh modulemật độ năng lượng cao, vòng đời dài và tỷ lệ tự phóng pin. Giả sử một dung lượng định mức cho module pinđiện thấp. Mặc dù nhiều ưu điểm như vậy nhưng pin 6S2P là 5000mAh/126Wh tương ứng với một điện ápLi-ion cũng có một hạn chế quan trọng là nhạy cảm định mức là 24V. 52 ...