Математична модель визначення та аналізу температурних режимів у пакеті акумуляторної батареї електрокарів

  • В. І. Гавриш Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів https://orcid.org/0000-0003-3092-2279
  • В. Б. Лоїк Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів http://orcid.org/0000-0002-3772-1640
  • О. С. Король Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • О. Д. Синельніков Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів http://orcid.org/0000-0002-0429-147X
Ключові слова: літій-іонні батареї; теплообмін; температурне поле; температурні режими; шаруваті структури

Анотація

Розроблено математичну модель визначення температурного поля та аналізу температурних режимів у літій-іонних батареях, конструкцію вузлів яких геометрично описано шаруватою структурою. Із використанням теорії узагальнених функцій теплофізичні параметри конструкційних складових вузлів батареї зображено єдиним математичним співвідношенням. Запроваджено функцію у вигляді добутку узагальненого коефіцієнта теплопровідності на температуру, що дало змогу уникнути диференціювання добутку двох узагальнених функцій внаслідок побудови вихідного диференціального рівняння теплопровідності, яке отримано з розривними коефіцієнтами. Визначено аналітичний розв'язок цього рівняння, який виражений через значення температури на поверхнях спряження шарів структури. Отримано співвідношення для визначення цих значень та вирази щодо сталих інтегрування. Для визначення числових значень температури в конструкції вузлів батареї, а також аналізу температурних градієнтів в її середовищі, зумовлених неоднорідністю складових внаслідок нагрівання, розроблено алгоритм та обчислювальні програми, які дають змогу аналізувати літій-іонні батареї щодо їх нормального функціонування. Із використанням обчислювальних програм отримано числові значення температури для заданих значень потужності внутрішніх джерел нагрівання, що дало змогу побудувати криві, які відображають поведінку температурного поля залежно від просторової координати. Виявлено кутові точки на кривій, які свідчать про наявність фазового переходу в конструкції вузлів літій-іонних батарей. Як наслідок, стає можливим визначити допустимі значення температури щодо пожежної безпеки цих батарей.

Біографії авторів

В. І. Гавриш, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

д-р техн. наук, професор, кафедра програмного забезпечення

В. Б. Лоїк, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів

канд. техн. наук, доцент, кафедра пожежної тактики та аварійно-рятувальних робіт

О. С. Король, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

ст. викладач, кафедра фізичного виховання

О. Д. Синельніков, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів

канд. техн. наук, ст. викладач, кафедра цивільного захисту та комп’ютерного моделювання екогеофізичних процесів

Посилання

Bayat, A., Moosavi, H., & Bayat, Y. (2015). Thermo-mechanical analysis of functionally graded thick spheres with linearly time-dependent temperature. Scientia Iranica, 22(5), 1801–1812.

Carpinteri, A., & Paggi, M. (2008). Thermoelastic mismatch in nonhomogeneous beams. J. Eng. Math., 61(2–4), 371–384.

Gavrysh, V. I., & Fedasjuk, D. V. (2012). Modeljuvannja temperaturnyh rezhymiv u kuskovo-odnoridnyh strukturah. Lviv: Publishing house of Lviv Polytechnic National University, pp. 176–178. [In Ukrainian].

Ghannad, M., & Yaghoobi, M. P. (2015). A thermoelasticity solution for thick cylinders subjected to thermo-mechanical loads under various boundary conditions. Int. Journal of Advanced Design & Manufacturing Technology, 8(4), 1–12.

Harmatii, H. Yu., Popovych, V. S., & Krul, M. M. (2019). Vplyv termochutlyvosti materialu na neustalenyi teplovyi stan bahatosharovoi plastyny. Fizyko-khimichna mekhanika materialiv, 1, 98–104. [In Ukrainian].

Havrysh, V. I., Kolyasa, L. I., & Ukhanka, O. M. (2019). Determination of temperature field in thermally sensitive layered medium with inclusions. Scientific Bulletin of NHU, 1, 94–100.

Havrysh, V. I., Baranetskiy, Ya. O., & Kolyasa, L. I. (2018). Investigation of temperature modes in thermosensitive non-uniform elements of radioelectronic devices. Radio Electronics, Computer Science, Control, 3(46), 7–15.

Jabbari, M., Karampour, S., & Eslami, M. R. (2011). Radially symmetric steady state thermal and mechanical stresses of a poro FGM hollow sphere. International Scholarly Research Network ISRN Mechanical Engineering, 3, 1–7. https://doi.org/10.5402/2011/305402

Koliano, Iu. M. (1992). Metody teploprovodnosti i termouprugosti neodnorodnogo tela. Kyiv: Scientific thought, 280 p. [In Russian].

Korn, G., & Korn, T. (1977) Spravochnik po matematike dlia nauchnykh rabotnikov i inzhenerov. Moscow: Science, 640 p. [In Russian].

Lukashevych, A. (2019). Temperaturne pole u zoni kontaktu pid chas rotatsiinoho zvariuvannia metaliv tertiam. Fizyko-khimichna mekhanika materialiv, 1, 41–46. [In Ukrainian].

Mohazzab, A. H., & Jabbari, M. (2011). Two-Dimensional Stresses in a Hollow FG Sphere with Heat Source. Advanced Materials Research, 264–265, 700–705. https://doi.org/10.4028/scientific.net/amr.264-265.700

Podstrigach, Ia. S., Lomakin, V. A., & Koliano, Iu. M. (1984). Termouprugost tel neodnorodnoi struktury. Moscow: Science, 350 p. [In Russian].

Yangian, Xu., & Daihui, Tu. (2009). Analysis of steady thermal stress in a ZrO2/FGM/Ti-6Al-4V composite ECBF plate with temperature-dependent material properties by NFEM, WASE. Int. Conf. on Informa. Eng., 2–2, 433–436.

Опубліковано
2020-02-27
Як цитувати
Гавриш, В. І., Лоїк, В. Б., Король, О. С., & Синельніков, О. Д. (2020). Математична модель визначення та аналізу температурних режимів у пакеті акумуляторної батареї електрокарів. Науковий вісник НЛТУ України, 30(1), 132-135. https://doi.org/10.36930/40300123
Розділ
Інформаційні технології

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають