自動車工学の進歩
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概要

電気自動車用リチウムイオン電池の熱管理

ワカス・アーメド

エネルギーは、社会的にも経済的にも国家の発展に重要な役割を果たしています。従来の燃料への依存を減らすために、再生可能エネルギー源からのエネルギーの利用が主な研究の焦点となっています。この事実を踏まえると、バッテリーハイブリッド車が従来の車両に急速に取って代わりつつあります。リチウムイオン電池は、その高いエネルギー密度と電力密度により、バッテリー電気自動車に不可欠な要素です。その効率は、バッテリーパックの温度上昇によって影響を受けます。バッテリーを許容温度範囲内に維持するための努力がなされています。現在の研究では、高出力のリチウムイオン電池の効率的な熱管理（グラフェンコーティングされたニッケルフォームパラフィン複合材）が実験的に調べられています。実験モデルは、直列に接続された6つのパナソニック18650B 3400 mAhリチウムイオンエネルギーセルを搭載しています。他の4つの熱管理モードを比較し、その結果を評価しました。グラフェンコーティングされたニッケルフォームパラフィン複合材を使用することで、バッテリーパックの温度が34％低下しました。バッテリーの温度が1％低下すると、バッテリーの寿命が2か月延びます。したがって、グラフェンでコーティングされたニッケルフォームパラフィン複合材は、リチウムイオン電池パックの熱管理に適した選択肢です。電気自動車の電池パックに関連する熱の問題は、性能と寿命に大きく影響する可能性があります。市販のリチウムイオン電池の基本的な熱伝達原理と性能特性を使用して、さまざまな放電条件下での一般的な電池パックの温度分布を予測します。電池の熱挙動と設計パラメータの関係を調べるために、さまざまな冷却戦略が実装されています。冷却条件とパック構成が電池温度に及ぼす影響を調べることで、適切な電池構成を設計し、適切な冷却システムを選択して動作温度を維持する方法に関する情報が得られます。分散型強制対流に基づく冷却戦略は、さまざまな放電率で電池パック内に均一な温度と電圧分布を提供できる、効率的で費用対効果の高い方法であることがわかりました。