Studi Numerik Karakteristik Aliran Dan Perpindahan Panas Module Baterai Dengan Variasi Kecepatan Aliran Dan Jarak Transversal Antara Pusat Cell

Pada beberapa tahun terakhir, baterai lithium ion banyak digunakan pada kendaraan listrik dan kendaraan hybrid. Penggunaan baterai lithium ion disukai karena tingkat voltase yang tinggi, self-discharge yang rendah, dan densitas energi yang tinggi. Manajemen termal baterai lithium ion adalah masalah utama untuk memenuhi persyaratan performa, jangkauan, dan masa pakai pada pengaplikasiannya di kendaraan listrik. Terutama untuk sel lithium ion dengan format besar dan constant discharge rate yang tinggi, yang merupakan kebutuhan untuk kendaraan listrik. Masalah termal juga merupakan salah satu penyebab mobil formula listrik pada perlombaan Student Formula Japan (SFJ) pada tahun 2019 tidak dapat menyelesaikan endurance event. Sebagian besar sistem pendinginan yang dipakai ialah menggunakan udara atau cairan. Pendinginan baterai menggunakan udara memiliki keunggulan yaitu sistem yang lebih sederhana dibandingkan dengan sistem pendinginan menggunakan cairan. Pendinginan udara memiliki massa yang lebih ringan, tidak berpotensi bocor, membutuhkan komponen yang lebih sedikit, dan dapat mengurangi biaya. Susunan posisi cell baterai akan sangat penting di dalam aplikasinya. Semakin rapat susunan cell baterai, akan semakin baik dalam aspek minimalisasi ruang. Temperatur rata-rata pada baterai juga akan berbanding terbalik dengan flow rate, sehingga perpindahan panas akan berbanding lurus dengan kecepatan fluida. Oleh karena itu, dibutuhkan penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh nilai flow rate pada aliran udara pendinginan baterai dan susunan jarak posisi cell baterai mobil formula elektrik Anargya ITS Mark 2.0 agar didapatkan performa mobil yang optimal. Penelitian dilakukan dengan metode simulasi numerik pada software ANSYS FLUENT. Hasil simulasi menunjukkan kontur temperatur dan rasio kecepatan fluida berbeda untuk setiap variasi L/D dan flow rate. Pada kontur temperatur terlihat daerah fluida yang panas berada pada celah cell dekat wall dan fluida pada variasi nilai L/D yang tinggi memiliki nilai temperatur rata-rata yang lebih tinggi relatif terhadap nilai L/D yang lebih rendah. Sebaliknya, nilai flow rate yang tinggi menyebabkan temperatur fluida yang lebih rendah di setiap celah barisan cell sehingga temperatur fluida terlihat lebih uniform. Variasi yang optimum di dapatkan di nilai L/D = 1.90 dan flow rate = 31.5 setelah memperhitungkan efektivitas pendinginan dan temperatur maksimum pada cell. ===================================================================================================== In recent years, lithium ion batteries are widely used in electric vehicles and hybrid vehicles. The use of lithium ion batteries is favored because of their high voltage level, low self-discharge, and high energy density. Thermal management of lithium ion batteries is a key issue to meet the performance, range and life requirements of their applications in electric vehicles. Especially for lithium ion cells with large format and high constant discharge rate, which is a necessity for electric vehicles. Thermal problems were also one of the reasons why the electric formula car in the Student Formula Japan (SFJ) in 2019 could not complete the endurance event. Most of the cooling systems used are air or liquid. Battery cooling using air has the advantage that it is a simpler system compared to a liquid cooling system. Air cooling is lighter in mass, has less leakage potential, requires fewer components, and can reduce costs. The arrangement of the battery cell positions will be very important in the application. The tighter the arrangement of battery cells, the better in terms of minimizing space. The average temperature of the battery will also be inversely proportional to the flow rate, so the heat transfer will be directly proportional to the fluid velocity. Therefore, further research is needed on the effect of the flow rate value on the battery cooling airflow and the arrangement of the cell position distances of the Anargya ITS Mark 2.0 electric formula car in order to obtain optimal car performance. The research was conducted by using numerical simulation method on ANSYS FLUENT software. The simulation results show that the temperature contour and fluid velocity ratio are different for each variation of L/D and flow rate. On the temperature contour, it can be seen that the hot fluid area is in the cell gap near the wall and the fluid at a high variation of the L/D value has a higher average temperature value relative to the lower L/D value. On the other hand, a high flow rate causes a lower fluid temperature in each cell row gap so that the fluid temperature looks more uniform. The optimum variation is obtained at the value of L/D = 1.90 and flow rate = 31.5 after calculating the cooling effectiveness and maximum temperature in the cell