Cooling performance of battery pack as affected by inlet position and inlet air velocity in electric vehicle

Xu, Zhi; Yu, Guiyuan; Zhang, Ting; Wang, Rui

doi:10.1016/j.csite.2022.102382

Cited by 18 publications

(6 citation statements)

References 35 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…With increasing air velocities, the peak cell temperature was found to decrease. The obtained trend was aligned with the results of previous researchers [22][23][24][25]. Despite the results being positive, it is evident that even at a maximum air velocity of 25 m/s, the attained peak cell temperature was 76.2 • C. Exposing a lithium-ion battery cell to temperatures above 80 • C would always be harmful, which pushes for accelerated cell degradation.…”

Section: Impact Of Air Velocities On Temperature Attenuationsupporting

confidence: 88%

Multi-Strategical Thermal Management Approach for Lithium-Ion Batteries: Combining Forced Convection, Mist Cooling, Air Flow Improvisers and Additives

Mohanan,

Chidambaram

2024

WEVJ

View full text Add to dashboard Cite

Maintaining the peak temperature of a battery within limits is a mandate for the safer operation of electric vehicles. In two-wheeler electric vehicles, the options available for the battery thermal management system are minuscule due to the restrictions imposed by factors like weight, cost, availability, performance, and load. In this study, a multi-strategical cooling approach of forced convection and mist cooling over a single-cell 21,700 lithium-ion battery working under the condition of 4C is proposed. The chosen levels for air velocities (10, 15, 20 and 25 m/s) imitate real-world riding conditions, and for mist cooling implementation, injection pressure with three levels (3, 7 and 14 bar) is considered. The ANSYS fluent simulation is carried out using the volume of fluid in the discrete phase modelling transition using water mist as a working fluid. Initial breakup is considered for more accurate calculations. The battery’s state of health (SOH) is determined using PYTHON by adopting the Newton–Raphson estimation. The maximum temperature reduction potential by employing an airflow improviser (AFI) and additives (Tween 80, 1-heptanol, APG0810, Tween 20 and FS3100) is also explored. The simulation results revealed that an additional reduction of about 11% was possible by incorporating additives and AFI in the multi-strategical approach. The corresponding SOH improvement was about 2%. When the electric two-wheeler operated under 4C, the optimal condition (Max. SOH and Min. peak cell temp.) was achieved at an air velocity of 25 m/s, injection pressure of 7 bar with AFI and 3% (by wt.) Tween 80 and a 0.1% deformer.

show abstract

Section: Impact Of Air Velocities On Temperature Attenuationsupporting

confidence: 88%

Multi-Strategical Thermal Management Approach for Lithium-Ion Batteries: Combining Forced Convection, Mist Cooling, Air Flow Improvisers and Additives

Mohanan,

Chidambaram

2024

WEVJ

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Batarya soğutma yöntemleri genel olarak hava soğutma ve sıvı soğutma olarak ikiye ayrılmaktadır [6]. Hava soğutması düşük maliyeti ve güvenirliliği açısından yaygın olarak kullanılmaktadır [10]. Doğal ve basınçlı hava ile soğutma olarak ikiye ayrılmakta ve basınçlı hava ile soğutma yöntemi yaygın olarak bataryaların soğutulmasında kullanılmaktadır [11][12][13].…”

unclassified

“…Xu ve ark. [10], U-biçimli bir kanal içerisinde bulunan batarya grubunun çeşitli giriş konumlarına ve hızlarına göre soğutma performansını HAD yöntemi ile incelemişlerdir. Hong ve ark.…”

unclassified

“…U-tipi kanal için 0 ve 60 mm giriş konumunda sıcaklık değerleri 337-322,37 K ve 346,16-327,75 K arasında değişirken, 30 mm giriş konumunda bu değer 336,57-316,86 K olarak ölçülmüştür. Literatür incelendiğinde benzer eğilimler görülmektedir[3,10,23]. Giriş hızının artmasına bağlı olarak, hava ile piller arasındaki etkin ısı transferinin artması, sıcaklık düşüşüne yol açabilmektedir[10].…”

unclassified

“…Literatür incelendiğinde benzer eğilimler görülmektedir[3,10,23]. Giriş hızının artmasına bağlı olarak, hava ile piller arasındaki etkin ısı transferinin artması, sıcaklık düşüşüne yol açabilmektedir[10]. Şekil 7-a incelendiğinde U-tipi kanal için 30 mm giriş konumunda en düşük sıcaklık farkı oluşmuştur.…”

unclassified

See 2 more Smart Citations

Investigation of the Effect of Air Inlet Position and Velocity on Battery Cooling Performance in Electric Vehicles

Uzal¹,

Şener

Oktay

2023

International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences

View full text Add to dashboard Cite

Bu çalışmada, hava giriş konumu ve hızının, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) simülasyonları kullanılarak elektrikli araçlarda (EA'lar) nikel-metal hidrür (Ni-MH) batarya paketinin soğutma performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. EA'lara olan talebin artması, araçların güvenliğini sağlamak için gelişmiş batarya soğutma performansına ihtiyaç duyulmasına neden olmuştur. Ni-MH batarya takımının soğutma performansı, batarya takımının 0 ila 60 mm arasında değişen giriş konumları ve sabit çıkış konumu ile hem U hem de Z kanalı geometrilerinde analiz edilmiştir. Hava giriş hızları 2 ila 6 m/s arasında değişmektedir. Sonuçlar, hava giriş konumu arttıkça sıcaklık değerlerinin düştüğünü, ancak 30 mm'lik giriş konumundan sonra düşüşün önemsiz hale geldiğini göstermektedir. Bu, hava akışını batarya takımını tamamen dolaştırmaya ve ısı transfer hızını artırmaya yönlendirmenin, hızı artırmaktan daha etkili olduğunu göstermektedir. En iyi soğutma performansının sırasıyla 316,86-327,75 K ve 316,27-317,46 K sıcaklık değerleri ile hem U hem de Z tipi kanallar için, 30 ve 60 mm giriş konumunda ve 6 m/s hızında olduğu bulunmuştur. Ek olarak, Z-tipi kanalın U-tipi kanaldan yaklaşık %6 daha fazla ısıyı dağıttığı görülmüştür. Çalışmanın sonuçları, EA’larda batarya ısıl yönetim sistemlerinin (BIYS) enerji verimliliğini artırmak için kullanılabilir. Havayı daha düşük hızlarda yönlendirerek, soğutma sisteminin enerji tüketimi azaltılabilir ve gerekli soğutma performansı korunabilir. Bu, sonuçta EA'ların menzilinin artmasına ve performansının gelişmesine yol açacaktır. Ek olarak, çalışma aynı zamanda EA’larda soğutma performansını optimize etmek ve araçların genel enerji verimliliğini artırmak için kullanılabilecek batarya paketi düzeninin tasarımı hakkında da fikir vermektedir.

show abstract

Design and optimization of air‐cooled supercapacitor thermal management system based on the corner deflectors and the inclined inlet and outlet

Xu,

Li,

Ruan

2024

Asia-Pacific J Chem Eng

View full text Add to dashboard Cite

In this paper, a novel air‐cooled supercapacitor thermal management system (STMS) based on the corner deflectors and the inclined inlet and outlet was proposed. The temperature and velocity fields were simulated and analyzed by CFD. Moreover, the heat dissipation effect of different STMSs was analyzed against each other. The results showed that the STMS proposed had a better heat dissipation effect when the inclined angle of inlet and outlet was appropriate, in which the maximum temperature (Tmax) and the maximum temperature difference (ΔTmax) of the module could be reduced by 10.3% and 34.6%. And it is shown that the structure with inclined inlet and outlet plays an important role for the heat dissipation capability of the STMS proposed. And it has experimentally proven its heat dissipation ability. Consequently, the impacts of inclined angle (α), monomer spacing (dc), and the distance between monomer and module shell (dx, dy, and dz) on the heat dissipation effect were deeply analyzed. For the STMS arranged in four rows and three columns, it had a better heat dissipation effect when inclined angle was in the range of 40° to 50°. The results showed that the structural parameters had a large influence on the Tmax and ΔTmax. Besides, it had shown that the temperature curves of the Tmax and ΔTmax had a main trend of “decreasing and then increasing” when the monomer spacing as well as the distance between monomer and module shell are taken from 1 mm to 5 mm. It implies that a small spacing (1 mm to 2 mm) will hinder the air circulation and reduce heat dissipation, and a large spacing (3 mm to 5 mm) will reduce the average flow rate of air and reduce the efficiency of heat transfer.

show abstract

Cooling performance of battery pack as affected by inlet position and inlet air velocity in electric vehicle

Cited by 18 publications

References 35 publications

Multi-Strategical Thermal Management Approach for Lithium-Ion Batteries: Combining Forced Convection, Mist Cooling, Air Flow Improvisers and Additives

Multi-Strategical Thermal Management Approach for Lithium-Ion Batteries: Combining Forced Convection, Mist Cooling, Air Flow Improvisers and Additives

Investigation of the Effect of Air Inlet Position and Velocity on Battery Cooling Performance in Electric Vehicles

Design and optimization of air‐cooled supercapacitor thermal management system based on the corner deflectors and the inclined inlet and outlet

Contact Info

Product

Resources

About