Design and Thermal Performance Analysis of a Novel Dual-Layer Cascade Phase Change Battery Thermal Management System

级联 对偶(语法数字) 热的 双层 相变 电池(电) 电子设备和系统的热管理 图层(电子) 材料科学 计算机科学 工程物理 工程类 物理 机械工程 纳米技术 热力学 化学工程 艺术 功率(物理) 文学类
作者
Ying Xu,Jingyi Shi,Xin Nie,Xiaoyan Liu,Gang Liu
标识
DOI:10.2139/ssrn.4826841
摘要

Lithium-ion Battery, as the power source of electric vehicles, pose a threat to the safety and life of the battery when thermal runaway occurs during operation. Although PCM thermal management systems are widely used in Li-ion batteries, the commonly utilized single-stage phase change material systems are not suitable for variable ambient temperatures. This paper presents a novel dual-layer Cascade phase change material (PCM) battery thermal management system suitable for variable ambient temperatures. Utilizing the NTGK semi-empirical formula within the multi-scale multi-dimensional (MSMD) model, it is coupled with the melting and solidification model. The single-stage PCM systems and the cascaded PCM systems are analyzed respectively. The maximum temperature of the cell, the variation rule of temperature difference and its correlation with the phase change of PCM are investigated. In addition, the optimal arrangement of PCM in the cascade system is determined, and the thermal performance of the stepped PCM system under different AT and battery discharge rates is studied. The results indicate that higher ambient temperatures and discharge rates lead to increased battery heat generation. For single-stage phase change systems, better cooling effects are achieved when the PCM phase change temperature is closer to the ambient temperature. Additionally, at a given ambient temperature and PCM configuration, higher battery discharge rates result in more pronounced cooling effects. The occurrence of the maximum temperature inflection point and the temperature difference peak coincides with the moment when the PCM layer absorbs latent heat. For the cascade system, arranging the PCM layers from inner to outer based on the decreasing trend of phase change temperature yields optimal results. This system is suitable for batteries operating within the temperature range of 298.15 K to 310.15 K, with its cooling efficiency surpassing that of the single-stage system when the environmental temperature reaches 310.15 K. In two ranges of ambient temperature (298.15 K-301.15 K and 301.15 K-310.15 K), the cooling effect of the system is better with the increase of ambient temperature and discharge multiplication.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
明理问柳完成签到,获得积分10
1秒前
坚强的嚣完成签到 ,获得积分10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
gxzsdf完成签到 ,获得积分10
6秒前
我思故我在完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
阿帕奇完成签到 ,获得积分10
12秒前
Conner完成签到 ,获得积分10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
zhang完成签到 ,获得积分10
17秒前
wol007完成签到 ,获得积分10
19秒前
123完成签到 ,获得积分10
20秒前
Justtry完成签到 ,获得积分20
20秒前
naiyouqiu1989完成签到,获得积分10
22秒前
沿途有你完成签到 ,获得积分10
22秒前
花生四烯酸完成签到 ,获得积分10
24秒前
科科通通完成签到,获得积分10
24秒前
WYK完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
学海行舟完成签到 ,获得积分10
31秒前
黑眼圈完成签到 ,获得积分10
34秒前
幸福的羿完成签到 ,获得积分10
35秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
36秒前
霍明轩完成签到 ,获得积分10
45秒前
游艺完成签到 ,获得积分10
48秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
49秒前
是盐的学术号吖完成签到 ,获得积分10
50秒前
空2完成签到 ,获得积分0
55秒前
烂漫的从彤完成签到,获得积分10
55秒前
Wang完成签到 ,获得积分20
55秒前
小心翼翼完成签到 ,获得积分10
56秒前
Manzia完成签到,获得积分10
1分钟前
小丸子和zz完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
在水一方应助灵巧的傲柏采纳,获得10
1分钟前
Dr.Tang完成签到 ,获得积分10
1分钟前
swordshine完成签到,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
网络安全 SEMI 标准 ( SEMI E187, SEMI E188 and SEMI E191.) 1000
Inherited Metabolic Disease in Adults: A Clinical Guide 500
计划经济时代的工厂管理与工人状况(1949-1966)——以郑州市国营工厂为例 500
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
The Pedagogical Leadership in the Early Years (PLEY) Quality Rating Scale 410
Why America Can't Retrench (And How it Might) 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4613016
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4018011
关于积分的说明 12436990
捐赠科研通 3700338
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2040716
邀请新用户注册赠送积分活动 1073470
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 957104