Kilpasähkömoottoripyörän akun terminen tarkastelu
Titievskaja, Anastasia (2024)
Kandidaatintyö
2024
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024072662667
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024072662667
Tiivistelmä
Ajoneuvoteollisuuden kestävyyttä kehitetään jatkuvasti muun muassa liikenteen sähköistämisen kautta. LUT-yliopistolla rakennetaan kilpasähkömoottoripyörää, jonka tavoitteena on olla vaihtoehtoinen kulkuneuvo perinteisille polttomoottoripyörille.
Tutkimuksen aiheena on kilpasähkömoottoripyörän litiumioniakun ilmajäähdytys. Ajon aikana tutkittavan akun litiumionikennojen lämpötila lähestyy niille suositeltua maksimiarvoa. Lämpeneminen voi johtua ilmajäähdytyksen puutteellisesta tai epätasaisesta konvektiolämmönsiirrosta.
Työn tavoitteena on tunnistaa lämpenemistä aiheuttava tekijä ja pohtia mahdollisia ratkaisuja. Ilmavirtauksen jakautuminen akun sisällä selvitetään laskennallisesti akun kokonaispainehäviön avulla. Vertailemalla akun virtauskäytävien konvektiolämmönsiirtoa etsitään mahdollisia heikon lämmönsiirron alueita.
Työssä käy ilmi, että osassa akun jäähdytyskäytävistä on alhainen tilavuusvirta. Tämä todennäköisesti aiheuttaa käytäviä ympäröivien litiumionikennojen liikalämpenemisen. Optimoimalla käytävien geometriaa voitaisiin tasoittaa tilavuusvirran jakautumista ja tehostaa konvektiolämmönsiirtoa. The sustainability of the automotive industry is continuously being developed. Electrical vehicles have a big role in environmentally friendly transportation. LUT University is building an electrical race motorcycle that offers an alternative to the traditional combustion engine motorcycles.
The research topic of this study is the air cooling inside the lithium-ion battery in the electrical motorcycle. The temperature of the battery cells approaches their recommended maximum limit. The excessive heating of the cells may result from poor or uneven convection.
The objective of this study is to identify the factor causing the overheating and consider possible solutions. The distribution of airflow inside the battery is solved with the total pressure loss inside the battery. By comparing the convective heat transfer inside the battery’s flow channels, potential areas with weaker heat transfer can be identified.
Results of this study show that some of the battery’s flow channels have a low volumetric flow rate, which likely causes the excessive heating of the lithium-ion cells surrounding these channels. By optimizing the geometry of these channels, the distribution of volumetric flow can be evened out and convective heat transfer enhanced.
Tutkimuksen aiheena on kilpasähkömoottoripyörän litiumioniakun ilmajäähdytys. Ajon aikana tutkittavan akun litiumionikennojen lämpötila lähestyy niille suositeltua maksimiarvoa. Lämpeneminen voi johtua ilmajäähdytyksen puutteellisesta tai epätasaisesta konvektiolämmönsiirrosta.
Työn tavoitteena on tunnistaa lämpenemistä aiheuttava tekijä ja pohtia mahdollisia ratkaisuja. Ilmavirtauksen jakautuminen akun sisällä selvitetään laskennallisesti akun kokonaispainehäviön avulla. Vertailemalla akun virtauskäytävien konvektiolämmönsiirtoa etsitään mahdollisia heikon lämmönsiirron alueita.
Työssä käy ilmi, että osassa akun jäähdytyskäytävistä on alhainen tilavuusvirta. Tämä todennäköisesti aiheuttaa käytäviä ympäröivien litiumionikennojen liikalämpenemisen. Optimoimalla käytävien geometriaa voitaisiin tasoittaa tilavuusvirran jakautumista ja tehostaa konvektiolämmönsiirtoa.
The research topic of this study is the air cooling inside the lithium-ion battery in the electrical motorcycle. The temperature of the battery cells approaches their recommended maximum limit. The excessive heating of the cells may result from poor or uneven convection.
The objective of this study is to identify the factor causing the overheating and consider possible solutions. The distribution of airflow inside the battery is solved with the total pressure loss inside the battery. By comparing the convective heat transfer inside the battery’s flow channels, potential areas with weaker heat transfer can be identified.
Results of this study show that some of the battery’s flow channels have a low volumetric flow rate, which likely causes the excessive heating of the lithium-ion cells surrounding these channels. By optimizing the geometry of these channels, the distribution of volumetric flow can be evened out and convective heat transfer enhanced.