Challenges the automotive industry as the increase in consumption of oil and energy, $CO_2$ emissions of global warming, caused by exhaust emissions and urban air pollution, it is time for a deal is needed. The solution of these highly regarded in the market as there is a demand of electric cars. In this study, electric car motor, battery and high-voltage core components, including the drive motor of the effective thermal management technologies, thermal management of the battery and the drive motor to evaluate the technology and development trends.
The performance of the Electric Vehicle and Hybrid Electric Vehicle depends on that of the battery pack composed of series connected batteries. And thermal property is one of the main factors which decide the performance of the battery pack. So heat generation rate from the battery under the various driving mode must be measured as precise as possible because thermal characteristics of the battery affect the driving performance and battery pack's life cycle. Besides, to design and develop the battery thermal management system for the EV and HEV, the measurements of the thermal properties of the batteries are needed. However, the established calorimeter is not adequate to test an EV's battery because its cavity is too small to accommodate the EV's battery. Therefore we developed the calorimeter to test the thermal property of the EV's battery. Its cavity size is 120mm long, 75mm wide and 200mm high. The calorimeter is calibrated by the dummy cell which generates the heat rate from zero to 200W. The measuring accuracy of the calorimeter is within $2\%$ and its voltage stability is 2.5mV in the constant temperature bath.
Because high power with large size cell is used for the battery pack of hybrid electric vehicles and electric vehicles (HEV and EV), average temperature in a battery cell is the important criteria of the thermal management of the battery pack. Furthermore, fast charging technology is required to reduce battery charging time. Since battery pack performance and lifespan are deteriorated due to the heat of cells and electronic components caused by fast charging, an effective cooling system is required to reduce performance deterioration. In this study, a cooling system and module design applied to a pouch-type for fast charging battery cell are investigated, and the cooling performance that can maximize the efficiency of the battery was analyzed. The result shows that the vapor chamber cooling system has better cooling performance, the temperature drop in the module was 5.82 ℃ compared with aluminum cooling plates.
Park, Chul-Eun;Yoo, Se-Woong;Jeong, Young-Hwan;Kim, Kibum
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.5
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pp.22-28
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2017
The performance of lithium ion batteries used in electric vehicles (EV) varies greatly depending on the battery temperature. In this paper, the finite difference method was used to evaluate the temperature change, state of charge (SOC), internal resistance, and voltage change of the battery due to heat generation in the battery. The simulation model was linked with AMESim to calculate the driving range of an EV traveling in New European Driving Cycle (NEDC) mode. As the temperature dropped below $25^{\circ}C$, the internal resistance of the battery increased, which increased the amount of heat generated and decreased the driving range of EV. At battery temperatures above $25^{\circ}C$, the driving range was also decreased due to reduced SOC that deteriorated the battery performance. The battery showed optimal performance and the driving range was maximized at $25^{\circ}C$. When battery temperatures of $-20^{\circ}C$ and $45^{\circ}C$, the driving range of EV decreased by 33% and 1.8%, respectively. Maintaining the optimum battery temperature requires heating the battery at low temperature and cooling it down at high temperature through efficient battery thermal management. Approximately 500 W of heat should be supplied to the battery when the ambient temperature is $-20^{\circ}C$, while 250 W of heat should be removed for the battery to be maintained at $25^{\circ}C$.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.23
no.2
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pp.153-160
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2015
Hybrid Electric Vehicles(HEVs) have seriously come into prevalence recently as car manufacturers and consumers have become more aware of the environmental and economic problems of conventional vehicles. For the alternative power-train and battery cooling systems in HEVs, an effective thermal management system is required, and many automakers are interested in using Brushless DC(BLDC) motors for cooling fans for the overall traction unit's performance and energy saving capability. This paper presents the development status of BLDC motors as major parts of the power-train, i.e. the engine cooling and battery cooling fans of HEVs. A design that uses BLDC motors for the power-train and each battery cooling fan, is successfully implemented through using electro-magnetic analysis, and prototype BLDC motors are examined. As experimental results, the BLDC motors achieved an efficiency of 85% as engine cooling fans and 72% as a battery thermal management fan motor. The electric cogging noise is significantly reduced by changing the skew of the slot pitch angle and optimizing the magnetic shape.
Electric vehicle performance is very dependent on traction batteries. For developing the electric vehicles with high performance and good reliability, the traction batteries have to be managed to get maximum performance under various operating conditions. The enhancement of the battery performance can be accomplished by implementing battery management system (BMS) that plays important roles of optimizing the control mechanism of charge and discharge of the batteries as well as monitoring battery status. In this study the battery management system has been developed for maximizing the use of Ni/MH batteries in electric vehicle. This system provides several tasks: the control of charging and discharging, overcharge and over-discharge protection, the calculation and display of state of charge, safety and thermal management. The BMS was installed in and tested using the DEV5-5 electric vehicle developed by Daewoo Motor Co. and Institute for Advanced Engineering in Korea. The 18 modules of Panasonic Ni/MH battery, 12 V-95 Ah, were used in the DEV5-5. The high accuracy within the range of $3\%$ and the good reliability were shown in the test results. The BMS can also improve the performance and cycle life of Ni/MH battery pack as well as the reliability and safety of the electric vehicles (EV).
An energy storage system consisting of a battery and a power-to-methanol (PtM) unit was investigated to develop an energy storage system for renewable energy systems. A nonlinear programming model was established to optimize the energy storage system. The optimal installation capacities of the battery and power-to-methanol units were determined to minimize the cost of the energy system. The cost from a renewable energy system was assessed for four configurations, with or without energy storage units, of the battery and the power-to-methanol unit. The proposed model was applied to the modified electricity supply and demand based on published data. The results show that value-adding units, such as PtM, need be included to build a stable renewable energy system. This work will significantly contribute to the advancement of electricity supply and demand management and to the establishment of a nationwide policy for renewable energy storage.
Temperature distribution of battery module consists of 11 batteries of 90Ah rate is analyzed using commercial software NISA II. Equivalent thermal resistance network is used to reduce the number of element in calculating heat transfer through a medium composed of several different thermal conductivity layers. Orthotropic model is used to put different thermal conductivity values according to Cartesian coordinate. Aluminum cooling fins are inserted in the middle of batteries to reduce battery module temperature. The cooling fin at the end of the module does not necessary in reducing maximum temperature. Combined effect of front and side cooling fin is analyzed to reduce the temperature difference among batteries. The maximum temperature difference among batteries is reduced within $3^{\circ}C$ when 4 aluminum cooling tin of 1mm thickness is inserted in battery module.
In this paper, in order to get the characteristics of the lithium secondary cell, such as charge and discharge characteristic, temperature characteristic, self-discharge characteristic and the capacity recovery rate etc, we build a thermal model that estimate the impedance of battery by experiment & simulation. In this one-dimensional model, Seven governing equations are made to solve seven variables c, $c_s,\;\Phi_1,\;\Phi_2,\;i_2$, j and T. The thermal model parameters used in this model have been adjusted according to the experimental data measured in the laboratory. The result(Voc, Impedance) of this research can be used in BMS(Battery Management System), so an efficient method of using battery is developed.
Laser speckle patterns were used to monitor variations of thermal voltages of a cathode during a battery discharge. Discharge voltages measured with an oscilloscope were utilized as a figure of merit of thermal voltages in Zn metal. Using an optical imaging system, speckle patterns were taken for zinc metal surface over a time period of 3 minutes. Pixel sum distribution functions (PSDFs) were extracted from speckle patterns. Accumulated pixel sums quantified from PSDFs over an optimized grayscale range strongly correlated with discharge voltages. This suggested that dark matter or particles may have the capability of both absorbing and radiating thermal energies simultaneously. The black body-like properties were able to be validated by identifying coincidences with distinct features of a black body spectrum. The pixels belonging to the grayscale range were confirmed to represent dark matter of a speckle pattern. It was clear that dark matter was part of surface plasmon carriers. The proposed sensing system can be applied to monitor thermal energy variations in any material.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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