جستجو در:
دوره 22، شماره 11 - ( آبان 1401 )
جلد 22 شماره 11 صفحات 695-687 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Alihosseini A, Shafaee M, Ghasemian S. Experimental study of the thermal management system for a lithium-ion battery using the heat pipe. Modares Mechanical Engineering 2022; 22 (11) :687-695
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-60700-fa.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-60700-fa.html
علی حسینی عطیه، شفائی روشنی مازیار، قاسمیان سعید. بررسی تجربی سیستم مدیریت حرارت یک باتری لیتیوم-یون با استفاده از لوله حرارتی. مهندسی مکانیک مدرس. 1401; 22 (11) :687-695
1- دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران
2- دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران ، mshafaee@ut.ac.ir
3- دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
2- دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران ، mshafaee@ut.ac.ir
3- دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده: (1179 مشاهده)
یکی از مشکلات عمده بر سر راه استفاده ی تجاری از باتری های لیتیوم-یون برای مصارف بالای انرژی، مشکلات گرمایی مربوط به این باتری ها است. از آنجا که در بسیاری از کاربردها، به منظور تولید توان بالاتر، از تعداد زیادی باتری کنار هم استفاده می شود، پیش بینی عملکرد حرارتی آنها از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مطالعه، یک سیستم مدیریت حرارت باتری لیتیوم-یون مجهز به لوله حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، قسمتی از یک بسته ی باتری که شامل دو باتری و یک لوله حرارتی می باشد، انتخاب شده و عملکرد آن به صورت تجربی بررسی شده است. آزمایش ها در دماهای مختلف محیط به کمک یک اتاق آزمون ساخته شده که قابلیت کنترل دقیق دما را دارد، انجام شده است. نتایج تجربی نشان می دهد که با افزایش دمای محیط، هرچند که دمای سطح باتری افزایش پیدا می کند، اما با کاهش مقاومت حرارتی لوله حرارتی ساخته شده، اثر این افزایش دما تا حدودی تعدیل می شود و می تواند به صورت یک روش فعال عمل کند. علاوه براین، با استفاده از انتقال حرارت اجباری در ناحیه کندانسور، نه تنها می توان درجه حرارت سطح باتری را کمتر از 40 درجه سانتیگراد کنترل کرد، بلکه باعث توزیع یکنواخت دما روی سطح باتری می شود. همچنین استفاده از لوله حرارتی کمک می کند در سیکل های متوالی باتری، شرایط دمایی پایدارتر با نوسان دمایی پایین تر فرآهم شود.
واژه‌های کلیدی: باتری لیتیوم-یون، لوله ی حرارتی، سیستم مدیریت حرارتی، مدار معادل باتری، مقاومت حرارتی
نوع مقاله: پژوهشی اصیل |
موضوع مقاله:
پیل سوختی
دریافت: 1401/1/20 | پذیرش: 1401/4/18 | انتشار: 1401/8/10
دریافت: 1401/1/20 | پذیرش: 1401/4/18 | انتشار: 1401/8/10
فهرست منابع
1. [1] J. Jaguemont, L. Boulon and Y. Dubé, "A comprehensive review of lithium-ion batteries used in hybrid and electric vehicles at cold temperatures," Applied Energy, vol. 164, pp. 99-114, 2016. [DOI:10.1016/j.apenergy.2015.11.034]
2. [2] Q. Wang, B. Jiang, B. Li and Y. Yan, "A critical review of thermal management models and solutions of lithium-ion batteries for the development of pure electric vehicles," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 64, pp. 106-128, 2016. [DOI:10.1016/j.rser.2016.05.033]
3. [3] A. A. Pesaran, "Battery thermal models for hybrid vehicle simulations," Journal of Power Sources, vol. 110, no. 2, pp. 377-382, 2002. [DOI:10.1016/S0378-7753(02)00200-8]
4. [4] Ch. Kai, W. Weixiong, Y. Fang, Ch. Lin and W. Shuangfeng, "Cooling efficiency improvement of air-cooled battery thermal management system through designing the flow pattern," Energy,, vol. 167, pp. 781-790, 2019. [DOI:10.1016/j.energy.2018.11.011]
5. [5] N. Yang, X. Zhang, G. Li and D. Hua, "Assessment of the forced air-cooling performance for cylindrical lithium-ion battery packs: A comparative analysis between aligned and staggered cell arrangements," Applied Thermal Engineering, vol. 80, pp. 55-65, 2015. [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2015.01.049]
6. [6] H. Fathabadi, "High thermal performance lithium-ion battery pack including hybrid active-passive thermal management system for using in hybrid/electric vehicles," Energy, vol. 70, pp. 529-538, 2014. [DOI:10.1016/j.energy.2014.04.046]
7. [7] A. A. Pesaran, "Battery thermal management in EVs and HEVs: issues and solutions," in Advanced Automotive Battery Conference, Las Vegas, Nevada, 2001.
8. [8] Z. Qian, Y. Li and Z. Rao, "Thermal performance of lithium-ion battery thermal management system," Energy Conversion & Management, vol. 126, pp. 622-631, 2016. [DOI:10.1016/j.enconman.2016.08.063]
9. [9] S. A. Khateeb, M, M, Farid, J. R, Selman and S. Al-Hallaj, "Design and simulation of a lithium-ion battery with a phase change material thermal management system for an electric scooter," Journal of Power Sources, vol. 128, no. 2, pp. 292-307, 2004. [DOI:10.1016/j.jpowsour.2003.09.070]
10. [10] R. Sabbah, R. Kizilel, J.R. Selman and S. Al-Hallaj, "Active (air-cooled) vs. passive (phase change material) thermal management of high power lithium-ion packs: Limitation of temperature rise and uniformity of temperature distribution," Journal of Power Sources, vol. 182, no. 2, pp. 630-638, 2008. [DOI:10.1016/j.jpowsour.2008.03.082]
11. [11] W. Wu, X. Yang, G. Zhang, K. Chen and Sh. Wang, "Experimental investigation on the thermal performance of heat pipe-assisted phase change material based battery thermal management system," Energy Conversion and Management, vol. 138, pp. 486-492, 2017. [DOI:10.1016/j.enconman.2017.02.022]
12. [12] Y. J. Park, S. Jun, S. Kim and D. H. Lee, "Design optimization of a loop heat pipe to cool a lithium ion battery onboard a military aircraft," Journal of Mechanical Science & Technology, vol. 24, no. 2, pp. 609-618, 2010,. [DOI:10.1007/s12206-009-1214-6]
13. [13] W. Wu, Sh. Wang, W Wu, K. Chen, S. Hong and Y. Lai, "A critical review of battery thermal performance and liquid based battery," Energy Conversion and Management, vol. 182, p. 262-281, 2019. [DOI:10.1016/j.enconman.2018.12.051]
14. [14] T.H. Tran, S. Harmand, B. Desmet and S. Filangi, "Experimental investigation on the feasibility of heat pipe cooling for HEV/EV lithium-ion battery," Applied Thermal Engineering, vol. 63, no. 2, pp. 551-558, 2014. [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2013.11.048]
15. [15] Y. Ye, Y. Shi, L. H. Saw and A. Tay, "Performance assessment and optimization of a heat pipe thermal management system for fast charging lithium ion battery packs," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 92, pp. 893-903, 2016. [DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.09.052]
16. [16] R. Zhao, J. Gu and J. Liu, "An experimental study of heat pipe thermal management system with wet cooling method for lithium ion batteries," Journal of Power Sources, vol. 273, pp. 1089-1097, 2015. [DOI:10.1016/j.jpowsour.2014.10.007]
17. [17] M.S. Wu, K.H. Liu, Y.Y. Wang and C.C. Wan, "Heat dissipation design for lithium-ion batteries," Journal of Power Sources, vol. 109, no. 1, pp. 160-166, 2002. [DOI:10.1016/S0378-7753(02)00048-4]
18. [18] Y. Ye, L. H. Saw, Y. Shi and A. Tay, "Numerical analyses on optimizing a heat pipe thermal management system for lithium-ion batteries during fast charging," Applied Thermal Engineering, Vols. 281-291, p. 86, 2015. [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2015.04.066]
19. [19] G. Burban, V. Ayel, A. Alexandre, P. Lagonotte, Y. Bertin and C. Romestant, "Experimental investigation of a pulsating heat pipe for hybrid vehicle applications," Applied Thermal Engineering, vol. 50, no. 1, pp. 94-103, 2013. [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2012.05.037]
20. [20] Z.H. Rao, Sh. Wang, M. Wu, Z. Lin and F. Li, "Experimental investigation on thermal management of electric vehicle battery with heat pipe," Energy Conversion and Management, vol. 65, pp. 92-97, 2013. [DOI:10.1016/j.enconman.2012.08.014]
21. [21] Z. Rao, Y. Huo and X. Liu, "Experimental study of an OHP-cooled thermal management system for electric vehicle power battery," Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 57, pp. 20-26, 2014. [DOI:10.1016/j.expthermflusci.2014.03.017]
22. [22] T.H. Tran, S. Harmand and B. Sahut, "Experimental investigation on heat pipe cooling for Hybrid Electric Vehicle and Electric Vehicle lithium-ion battery," Journal of Power Sources, vol. 265, pp. 262-272, 2014. [DOI:10.1016/j.jpowsour.2014.04.130]
23. [23] Q. Wang, B. Jiang, Q.F. Xue, H.L. Sun, B. Li, H.M. Zou and Y.Y. Yan, "Experimental investigation on EV battery cooling and heating by heat pipes," Applied Thermal Engineering, vol. 88, pp. 54-60, 2015. [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2014.09.083]
24. [24] G. Burban, V. Ayel, A. Alexandre, P. Lagonotte, Y. Bertin and C. Romestant, "Experimental investigation of a pulsating heat pipe for hybrid vehicle applications," Applied Thermal Engineering, vol. 50, pp. 94-103, 2013. [DOI:10.1016/j.applthermaleng.2012.05.037]
25. [25] A. Greco, D. Cao, X. Jiang and H. Yang, "A theoretical and computational study of lithium-ion battery thermal management for electric vehicles using heat pipes," Journal of Power Sources, vol. 257, pp. 344-355, 2014. [DOI:10.1016/j.jpowsour.2014.02.004]
26. [26] H.W. He, R. Xiong, and J.X. Fan, "Evaluation of Lithium-ion Battery Equivalent Circuit Models for State of Charge Estimation by an Experimental Approach," Energies, vol. 4, pp. 582-598, 2011. [DOI:10.3390/en4040582]
27. [27] J. Feng, H.F. He, and G.F. Wang, "Comparison Study of Equivalent Circuit Model of Li-Ion Battery for Electrical Vehicles," Research Journal of Applied Sciences, vol. 6, no. 20, pp. 3756-3759, 2013. [DOI:10.19026/rjaset.6.3587]
28. [28] M. Noorul Hussain and I. Janajreh, "Numerical simulation of a cylindrical heat pipe and performance study," The International Journal of Thermal & Environmental Engineering (IJTEE), vol. 12, pp. 135-141, 2016. [DOI:10.5383/ijtee.12.02.010]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |