دوره 22، شماره 11 - ( آبان 1401 )                   جلد 22 شماره 11 صفحات 695-687 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
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
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

URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-60700-fa.html


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
چکیده:   (1514 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.
متن کامل [PDF 761 kb]   (951 دریافت)    
نوع مقاله: پژوهشی اصیل | موضوع مقاله: پیل سوختی
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 نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.