Con l'aumento delle vendite e della diffusione dei veicoli a energia alternativa, si verificano di tanto in tanto anche incendi che coinvolgono tali veicoli. La progettazione del sistema di gestione termica rappresenta un problema critico che limita lo sviluppo dei veicoli a energia alternativa. Progettare un sistema di gestione termica stabile ed efficiente è di fondamentale importanza per migliorare la sicurezza di questi veicoli.
La modellazione termica delle batterie agli ioni di litio è alla base della loro gestione termica. Tra gli aspetti più importanti, la modellazione delle caratteristiche di trasferimento del calore e la modellazione delle caratteristiche di generazione del calore rappresentano due elementi fondamentali. Negli studi esistenti sulla modellazione delle caratteristiche di trasferimento del calore delle batterie, si considera che le batterie agli ioni di litio presentino una conduttività termica anisotropa. Pertanto, è di grande importanza studiare l'influenza delle diverse posizioni e superfici di scambio termico sulla dissipazione del calore e sulla conduttività termica delle batterie agli ioni di litio, al fine di progettare sistemi di gestione termica efficienti e affidabili.
La cella della batteria al litio ferro fosfato da 50 A·h è stata utilizzata come oggetto di ricerca e le sue caratteristiche di comportamento di trasferimento del calore sono state analizzate in dettaglio ed è stata proposta una nuova idea di progettazione per la gestione termica. La forma della cella è mostrata nella Figura 1 e i parametri dimensionali specifici sono mostrati nella Tabella 1. La struttura della batteria agli ioni di litio generalmente include elettrodo positivo, elettrodo negativo, elettrolita, separatore, cavo dell'elettrodo positivo, cavo dell'elettrodo negativo, terminale centrale, materiale isolante, valvola di sicurezza, coefficiente di temperatura positivo (PTC)Riscaldatore del liquido di raffreddamento PTC/Riscaldatore ad aria PTC) termistore e involucro della batteria. Un separatore è interposto tra i poli positivo e negativo, e il nucleo della batteria è formato mediante avvolgimento o il gruppo di poli è formato mediante laminazione. Semplifichiamo la struttura della cella multistrato in un materiale della cella con le stesse dimensioni ed eseguiamo un trattamento equivalente sui parametri termofisici della cella, come mostrato in Figura 2. Si assume che il materiale della cella della batteria sia un'unità cuboidale con caratteristiche di conduttività termica anisotrope e che la conduttività termica (λz) perpendicolare alla direzione di impilamento sia impostata come inferiore alla conduttività termica (λ x, λy ) parallela alla direzione di impilamento.
(1) La capacità di dissipazione del calore del sistema di gestione termica della batteria agli ioni di litio sarà influenzata da quattro parametri: la conduttività termica perpendicolare alla superficie di dissipazione del calore, la distanza del percorso tra il centro della sorgente di calore e la superficie di dissipazione del calore, la dimensione della superficie di dissipazione del calore del sistema di gestione termica e la differenza di temperatura tra la superficie di dissipazione del calore e l'ambiente circostante.
(2) Quando si seleziona la superficie di dissipazione del calore per la progettazione della gestione termica delle batterie agli ioni di litio, lo schema di trasferimento del calore laterale dell'oggetto di ricerca selezionato è migliore dello schema di trasferimento del calore della superficie inferiore, ma per batterie quadrate di diverse dimensioni, è necessario calcolare la capacità di dissipazione del calore delle diverse superfici di dissipazione del calore al fine di determinare la posizione di raffreddamento migliore.
(3) La formula viene utilizzata per calcolare e valutare la capacità di dissipazione del calore e la simulazione numerica viene utilizzata per verificare che i risultati siano completamente coerenti, indicando che il metodo di calcolo è efficace e può essere utilizzato come riferimento nella progettazione della gestione termica delle celle quadrate.BTMS)
Data di pubblicazione: 27 aprile 2023
