بررسي تجربي سيستم مديريت حرارت يك باتري ليتيوم-يون با استفاده از لوله حرارتي

Experimental Study of The Thermal Management System for A Lithium-Ion Battery Using the Heat Pipe

يكي از مشكلات عمده بر سر راه استفاده­ ي تجاري از باتري ­هاي ليتيوم-يون براي مصارف بالاي انرژي، مشكلات گرمايي مربوط به اين باتري­ ها است. از آن­جا كه در بسياري از كاربردها، به منظور توليد توان بالاتر، از تعداد زيادي باتري كنار هم استفاده مي­ شود، پيش­ بيني عملكرد حرارتي آن­ها از اهميت زيادي برخوردار است. در اين مطالعه، يك سيستم مديريت حرارت باتري ليتيوم-يون مجهز به لوله حرارتي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور، قسمتي از يك بسته­ ي باتري كه شامل دو باتري و يك لوله حرارتي مي­ باشد، انتخاب شده و عملكرد آن به­ صورت تجربي بررسي شده است. آزمايش­ ها در دماهاي مختلف محيط به كمك يك اتاق آزمون ساخته شده كه قابليت كنترل دقيق دما را دارد، انجام شده است. نتايج تجربي نشان مي­ دهد كه با افزايش دماي محيط، هرچند كه دماي سطح باتري افزايش پيدا مي­ كند، اما با كاهش مقاومت حرارتي لوله حرارتي ساخته شده، اثر اين افزايش دما تا حدودي تعديل مي ­شود و مي ­تواند به صورت يك روش فعال عمل كند. علاوه براين، با استفاده از انتقال حرارت اجباري در ناحيه كندانسور، نه تنها مي­ توان درجه حرارت سطح باتري را كمتر از 40 درجه سانتي­گراد كنترل كرد، بلكه باعث توزيع يكنواخت دما روي سطح باتري مي ­شود. همچنين استفاده از لوله حرارتي كمك مي ­كند در سيكل­ هاي متوالي باتري، شرايط دمايي پايدارتر با نوسان دمايي پايين­ تر فرآهم شود.

One of the main problems in the commercial use of lithium-ion batteries for high energy consumption is the heat problems associated with these batteries. Since many batteries are used together in order to generate higher power, it is important to predict their thermal performance. In this study, a heat management system of a lithium-ion battery equipped with a heat pipe is investigated. For this purpose, a part of a battery pack consisting of two batteries and a heat pipe is selected and its performance is experimentally investigated. These tests are performed at various ambient temperatures through a made test chamber with the ability to accurately control temperature. The experimental results show that although with increasing ambient temperature, the battery surface temperature increases, but due to the decrease in thermal resistance of the heat pipe, the effect of this temperature rise can be moderated and work as an active method. In addition, using forced convection in the condenser section, not only can the battery surface temperature be controlled below 40 ˚C, but it also distributes the temperature uniformly over the battery surface. The use of the heat pipe also helps to maintain more stable temperature conditions with lower temperature fluctuations in consecutive battery cycles.