Permodelan dan simulasi analisa pendinginan baterai lithium
Memahami dan memprediksi bagaimana semua bagian yang terdiri dari mesin listrik bekerja secara individual dan bersama-sama, dan bagaimana mengoptimalkannya menggunakan dinamika fluida komputasi (CFD), merupakan hal sangat penting untuk merancang produk yang terbaik. Dari baterai hingga motor listrik hingga aerodinamika eksternal, simulasi sering kali menjadi kunci kecepatan pengisian daya, jangkauan, kinerja produk, pengurangan biaya, dan parameter lainnya. Simulasi dapat kita dalam melihat lebih dalam masalah untuk memahami reaksi kimia yang kompleks, aliran fluida, perpindahan panas, kinerja listrik, dan faktor lain yang menentukan kinerja produk.
Performa kendaraan listrik didominasi oleh sistem penyimpanan energi yang dapat diisi ulang. Insinyur yang ditugaskan merancang paket baterai untuk EV, HEV, dan aplikasi penting lainnya menghadapi tantangan untuk mengoptimalkan kepadatan energi, stabilitas termal, benih pengisian daya, siklus hidup, dan biaya. Beberapa fisika — termasuk dinamika fluida, termal, listrik, elektrokimia, dan struktural — berinteraksi untuk menentukan kinerja baterai. Insinyur harus mempertimbangkan tidak hanya dampak dari setiap jenis fisika tetapi juga interaksinya dalam merancang baterai. Tantangan desain semakin rumit karena desain baterai mencakup banyak skala spasial yang berbeda — molekuler, elektroda, sel, paket, dan powertrain — yang masing-masing memengaruhi skala lain untuk menentukan kinerja keseluruhan.[1]
Baterai lithium-ion telah banyak digunakan pada kendaraan listrik karena kehandalannya dalam penyimpanan energi yang tinggi, siklus hidup yang panjang dan tingkat self-discharge yang rendah, dan dianggap sebagai sebuah perangkat pemasok listrik energi listrik alternatif untuk mobil. Ansys menyediakan solusi simulasi baterai lithium-ion lengkap yang secara bersamaan mempertimbangkan beberapa domain fisika dan menggabungkan desain multiskala yang terperinci untuk memberikan prediksi kinerja yang akurat.
Meninjau kinerja termal modul baterai silinder dengan jalur termal radial-aksial dengan simulasi numerik dan analisis jaringan resistansi termal analitik dapat dilakukan dengan Ansys Fluent. Dalam penelitian yang telah dilakukan Baterai lithium-ion silinder disusun secara ortogonal dalam modul, dengan permukaan dasarnya membuang panas ke pelat dingin melalui lapisan insulasi listrik bawah. Perbandingan antara solusi analitik dan simulasi numerik menunjukkan bahwa deviasi relatif maksimum dari suhu baterai dan perbedaan suhu masing-masing adalah 4,6% dan 6,5%, yang memvalidasi efektivitas dari hasil analisis simulasi. Metode analisis saat ini dapat menjadi alat yang berguna dalam analisis cepat desain termal baterai dengan akurasi yang dapat diterima yang divalidasi oleh uji eksperimental baterai nyata dan tiruan.[2]
Hal tersebut menunjukkan bahwa efektivitas dari hasil simulasi sangat baik. Hal tersebut ditandai dengan selisih nilai deviasi relatif maksimum yang tidak lebih dari 2% antara solusi analitik dan simulasi numerik sehingga hasil simulasi dapat dijadikan sebagai rujukan.
PELAJARI LEBIH LENGKAP TERKAIT VALIDASI HASIL SIMULASI NUMERIK>>>
Source:
[1] Ansys Inc. 2020. Designing Next Generation Electric Powertrains Using CFD Simulation dalam White Paper.
[2] Zhu, Jiaju; Zhang, Hengyun; Wu, Guoping; Zhu, Shunliang; Liu, Wei. 2022. Thermal performance of cylindrical battery module with both axial and radial thermal paths: Numerical simulation and thermal resistance network analysis dalam Jurnal Journal of Energy Storage. Amsterdam: Elsevier Ltd.
