شبیه‌سازی و تحلیل عملکرد انبارة لیتیوم‌گوگرد با چگالی انرژی بالا در شرایط راه‏‌اندازی سرد و چرخة رانندگی اروپا در خودرو برقی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجاییدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

doi
10.22034/er.2025.2059766.1092
چکیده

انباره‌های لیتیوم‌گوگرد به دلیل چگالی انرژی بالا، وزن کم و هزینة تولید ارزان، به عنوان یکی از گزینه‌های آینده‌دار در صنعت ذخیره‌سازی انرژی بویژه برای خودروهای برقی، مورد توجه قرار گرفته‌اند. از جمله چالش‌هایی که برای انباره‌های مورد استفاده در خودروهای برقی وجود دارد، عملکرد در شرایط راه‏‌اندازی سرد (دمای محیط پایین و جریان خروجی زیاد بصورت همزمان) است. همچنین به منظور بررسی عملکرد انباره در شرایط رانندگی واقعی که شامل چرخه‌های متناوب شتابگیری، ترمزگیری و سرعت یکنواخت است، استفاده از منحنی استاندارد رانندگی اروپا می‌تواند مفید باشد. در این پژوهش، یک انبارة لیتیوم‌گوگرد با ظرفیت 3.4 آمپرساعت با استفاده از نوع NTGK در محیط نرم‌افزار انسیس فلوئنت به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده است. هدف از این مطالعه، بررسی هم‌زمان رفتار حرارتی و الکتروشیمیایی انباره و استفاده از نتایج برای طراحی سامانة مدیریت انباره است. نوع NTGK با نیاز به متغیرهای ورودی کمتر، دقت مناسبی در پیش‌بینی رفتار انباره دارد. اعتبارسنجی طرح با مقایسة نمودار ولتاژ برحسب ظرفیت تخلیه‌شده در نرخ‌های 0.2C، 0.5C و 1.5C انجام شد که بیشترین اختلاف آن‌ها بترتیب 11.1، 6.48، 3.07 درصد گزارش شده است. افزایش دمای انباره در این نرخ‌ها بترتیب برابر با 0.4، 2.2 و 8 کلوین بوده است. در آزمایش راه‌‏اندازی سرد، بیشترین افت ولتاژ لحظه‌ای برابر با 0.76 ولت و بیشترین افزایش دما تنها 0.6 کلوین ثبت شد. همچنین، با اعمال ده چرخة رانندگی اروپا، سطح تغذیة باقی‌مانده انباره به 51 درصد رسید که در مقایسه با دو انبارة لیتیوم‌یون دیگر با تغذیة نهایی 13.3 درصد و 28.5 درصد، عملکرد بهتری نشان داد. کمترین افت ولتاژ لحظه‌ای در این آزمون برای انبارة لیتیوم‌گوگرد برابر با 0.67 ولت بود، در حالی که برای انباره‌های دیگر 0.9 و 1.2 ولت ثبت شد. این نتایج، عملکرد پایدار و حرارتی مناسب این نوع انباره را در شرایط واقعی عملیاتی تأیید می‌کنند.