Cooling Performance Enhancing by Employing Hybrid Pin-Blade Fin Geometry with Constant Weight for Prismatic Lithium-Ion Batteries

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 6

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JHMTR-13-2_002

تاریخ نمایه سازی: 26 فروردین 1405

چکیده مقاله:

This research introduces a novel hybrid pin-blade fin architecture for lithium-ion battery thermal management systems, strategically integrating complementary fin geometries to overcome the traditional thermal-hydraulic performance trade-off. Through comprehensive ۳D CFD simulations, the hybrid design achieves a remarkable dual improvement: maintaining battery temperatures below ۲۱.۵°C during ۵C discharge (۱°C lower than conventional designs) while reducing pressure drop by ۳۰% compared to equivalent pin-fin configurations. The investigation reveals that smaller pin diameters (۲.۵ mm) provide superior thermal performance, while higher blade angles (۸۰°) significantly reduce hydraulic resistance. By combining these optimal features, the hybrid architecture delivers exceptional cooling efficiency while requiring ۷% less aluminum and ۶۶% less coolant than benchmark designs. Quantitative analysis shows that reducing pin diameters from ۱۰ mm to ۲.۵ mm decreases maximum battery temperature by ۰.۳°C, while optimizing blade orientation angles can reduce pressure drop by up to ۶۵ Pa at ۰.۲ l/min flow rate. The innovative cooling plate achieves rapid thermal stabilization within ۱۵۰ seconds and sustains temperature uniformity across the battery surface. This breakthrough approach resolves the long-standing dilemma between thermal regulation and hydraulic penalties in battery cooling systems, establishing a new standard for high-performance, material-efficient thermal management in electric vehicle applications.

کلیدواژه ها:

Hybrid fin architecture ، Hydraulic efficiency ، Prismatic lithium-ion battery ، Cold plate ، Battery thermal management system (BTMS) ، Computational fluid dynamics (CFD)

نویسندگان

Somayeh Jalalichaleshtori

Faculty of Mechanical Engineering, University of Kashan, Iran

Ghanbar Ali Sheikhzadeh

Faculty of Mechanical Engineering, University of Kashan, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Abada, S., Marlair, G., Lecocq, A., Petit, M., Sauvant-Moynot, V. ...
  • Alrashdan, A., Mayyas, A. T. & AL-Hallaj, S., ۲۰۱۰. Thermo-mechanical ...
  • Cuma, M. U. & Koroglu, T., ۲۰۱۵. A comprehensive review ...
  • Deng, T., Zhang, G., Ran, Y. & Liu, P., ۲۰۱۹. ...
  • Duan, X. & Naterer, G., ۲۰۱۰. Heat transfer in phase ...
  • Hao, H., Geng, Y. & Sarkis, J., ۲۰۱۶. Carbon footprint ...
  • Li, Y., Bai, M., Zhou, Z., Wu, W.-T., Gao, L., ...
  • Li, Y., Zhou, Z., Hu, L., Bai, M., Gao, L., ...
  • Liu, H., Wei, Z., He, W. & Zhao, J., ۲۰۱۷. ...
  • Malik, M., Dincer, I., Rosen, M. A., Mathew, M. & ...
  • Mohammed, A. H., Esmaeeli, R., Aliniagerdroudbari, H., Alhadri, M., Hashemi, ...
  • Monika, K., Chakraborty, C., Roy, S., Dinda, S., Singh, S. ...
  • Monika, K., Chakraborty, C., Roy, S., Dinda, S., Sinngh, S. ...
  • Pesaran, A. A., ۲۰۰۲. Battery thermal models for hybrid vehicle ...
  • Rabiei, M., GHarehghani, A. & Andwari, A. M., ۲۰۲۳. Enhancement ...
  • Rao, Z. & Zhang, X., ۲۰۱۹. Investigation on thermal management ...
  • Sabbah, R., Kizilel, R., Selman, J. & AL-Hallaj, S., ۲۰۰۸. ...
  • Saha, S., Bose, B., Garg, A., Chandra, K. P., Zhao, ...
  • Sevilgen, G., Dursun, H. & Kılıc, M., ۲۰۲۳. Experimental and ...
  • Sheng, L., Su, L., Zhang, H., Li, K., Fang, Y., ...
  • Sun, R., Lu, K. & Cheng, J., ۲۰۲۳. Performance study ...
  • Wang, J., Gan, Y., Liang, J., Tan, M. & Li, ...
  • Wang, Q., Ping, P., Zhao, X., Chu, G., Sun, J. ...
  • Wang, T., Tseng, K., Zhao, J. & Wei, Z., ۲۰۱۴. ...
  • Wu, C., Ni, J., Shi, X. & Huang, R., ۲۰۲۴. ...
  • Wu, W., Wang, S., Wu, W., Chen, K., Hong, S. ...
  • Zhan, S., Liang, L., Li, Z., Yu, C. & Wang, ...
  • Zhong, Q., Chanra, P. K., Li, W., Gao, L., Garg, ...
  • Zhu, J., Wang, J., Cheng, D., Mao, J. & Zhang, ...
  • نمایش کامل مراجع