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Experimental determination of heat generation rates of lithium-ion batteries by thermal protection method

Science China Technological Sciences 2024年第12期67卷 3647-3658页

作者： SHI JingHe zhang hengyun YU Hong WANG XiaoLin School of Mechanical and Automotive Engineering Shanghai University of Engineering Science School of Engineering University of Tasmania

Experimental determination of heat generation rates is crucial in the thermal safety design of automotive batteries. A thermal protection method(TPM) is proposed to determine the heat generation rates of 18650 cylindrical lithium-ion batteries under different discharge rates. The physical model based on the thermal protection method is established, and its feasibility is demonstrated through theoretical analysis. In the experimental setup, by introducing lateral thermal protection batteries(TPB) to minimize the heat loss of the center test battery(CTB), heat generation rates of the battery can be obtained based on the temperature change of the CTB. The average heat generation rates of the battery at 1, 2, and 3 C discharge rates are found to be0.255, 0.844, and 1.811 W, respectively, which can be quadratically correlated with the discharge rate. In addition, a benchmark test of the present measurement against the commonly used accelerating rate calorimeter(ARC) was conducted. Relatively small deviations of 3.77%, 4.20%, and 1.09% were identified in the heat generation rates for the discharge rates at 1, 2, and 3 C. In comparison with the ARC equipment, the present TPM can be more representative of the transient battery heat generation characteristics with a much shorter time for thermal equalization. Finally, to further verify the accuracy of the present method,standard samples of the same size as the actual battery were made, which were capable of controlling heat generation through a direct current power supply. A comparison of the heat inputs of the standard sample with the heat generation rates measured by the thermal protection method shows a relative deviation of 1.01% maximum. With high measurement accuracy and an easy-tobuild experimental setup, the proposed method has promising prospects in automotive applications.

关键词： lithium-ion batteries thermal protection method transient heat generation rate average heat generation rate

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Air-Side Fin Geometry of a Tube-Strip Heat Exchanger for Fuel Cell Vehicles

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Automotive Innovation 2021年第2期4卷 176-188页

作者： Guoping Wu hengyun zhang Yefei Xu Xiaoyu Wu School of Mechanical and Automotive Engineering Shanghai University of Engineering Science333 Longteng RoadSongjiang 201620ShanghaiChina

Fuel cell vehicles(FCVs)are facing severe heat dissipation challenges because fuel cell stacks are required to operate at a narrower temperature range and higher heat dissipation than those in the internal combustion *** study conducts a numerical analysis of a tube-strip heat exchanger applied in a high-performance *** typical unit cell of the tube-strip heat exchanger is selected to numerically optimize the cell-level thermal performance of the heat *** of structural parameters and operational conditions are *** optimal structure is obtained by focusing on the heat transfer rate and fan power at the air side,where the overall heat transfer rate of heat exchanger is determined by the effectiveness number of transfer unit method and the theoretical framework of volume *** results show that the heat exchanger with rectangular fins exhibits a greater heat transfer rate than those with trapezoidal and triangular fins at an inlet air velocity of 4 m/*** with the fin without a louver,the heat exchangers equipped with louvers parallel and vertical with the air flow achieve heat transfer rates of 33.1 and 42.8 kW,respectively,which increase by 2.0 kW(6.4%)and 11.7 kW(37.5%)in heat transfer *** high-power heat dissipation,the louvered heat exchanger with a fin pitch of 2 mm shows the best thermal performance given the same fan power.

关键词： Fuel cell vehicle ·Tube-strip heat exchanger Representative unit cell E-NTU method Fin geometry

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Direct synthesis of propylene carbonate from propylene and carbon dioxide catalyzed by quaternary ammonium heteropolyphosphatotungstate–TBAB system

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Journal of Energy Chemistry 2015年第3期24卷 353-358页

作者： Gongda Zhao Yi zhang hengyun zhang Jun Li Shuang Gao Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of SciencesDalian National Laboratory for Clean Energy State Key Laboratory of Fine Chemicals Dalian University of Technology University of Chinese Academy of Sciences

In this paper,we have developed a highly efficient method for the direct preparation of propylene carbonate from propylene and carbon dioxide（CO2） using quaternary ammonium heteropolyphosphatotungstate–quaternary ammonium halide catalytic system with anhydrous hydrogen peroxide as an oxidant through one-pot two-step *** effects of the amount of tetrabutylammonium bromide（TBAB）,the concentration of hydrogen peroxide and other reaction conditions were *** catalyst system gave an optimum propylene oxide yield（91%） at75°C in oxidation step and the highest propylene carbonate yield（99%） at 140°C and 3.0 MPa in cycloaddition *** on the results,a reaction mechanism has been proposed.

关键词： quaternary ammonium heteropolyphosphatotungstate propylene carbonate carbon dioxide tetrabutylammonium bromide

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校准量热法测量锂电池比热容和生热率

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汽车工程 2020年第1期42卷 59-65页

作者：吴青余张恒运李俊伟上海工程技术大学机械与汽车工程学院

本文中对利用校准量热法测量18650圆柱电池的比热和生热率进行了研究,它根据电池的温度变化和热损标定,确定锂离子电池的比热容,并测定大倍率放电时的生热率。实验结果表明:电池的比热容随环境温度的升高而增大,两者呈线性正相关。电池... 详细信息

本文中对利用校准量热法测量18650圆柱电池的比热和生热率进行了研究,它根据电池的温度变化和热损标定,确定锂离子电池的比热容,并测定大倍率放电时的生热率。实验结果表明:电池的比热容随环境温度的升高而增大,两者呈线性正相关。电池在放电过程中的生热具有时变瞬态的特点,电池平均生热率与放电倍率的平方正相关。此外,通过恒定功率生热实验证明了采用校准量热法测量电池比热容和生热率的准确性,方法简单,且实验过程不损坏电池。

关键词：锂离子电池校准量热法比热容生热率

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车用磷酸亚铁锂电池的热特性与热物性研究

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汽车工程 2019年第10期41卷 1152-1157,1171页

作者：盛雷徐海峰苏林张恒运上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海工程技术大学汽车工程学院上海201620

本文中通过实验和仿真,研究了车用动力磷酸亚铁锂电池的热特性与热物性。首先通过实验测试了电池的内阻和熵权系数,并采用Bernardi方程计算了电池的时变热源。接着采用量热桶和瞬态热线导热仪测试了电池的比热容和热导率等热物性参数。... 详细信息

本文中通过实验和仿真,研究了车用动力磷酸亚铁锂电池的热特性与热物性。首先通过实验测试了电池的内阻和熵权系数,并采用Bernardi方程计算了电池的时变热源。接着采用量热桶和瞬态热线导热仪测试了电池的比热容和热导率等热物性参数。最后,考虑了自然对流和热辐射边界条件,采用CFD软件对电池单体和模组的温升特性进行仿真。结果表明,高温环境下的电池温升幅度较低温下的小,自然对流条件下电池模组的均温性较差,需要良好的热管理策略。

关键词：磷酸亚铁锂动力电池热特性热物性实验测试数值仿真

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反应控制相转移催化原位过氧化氢环氧化丙烯反应

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催化学报 2010年第10期31卷 1253-1256页

作者：张恒耘吕迎李军高爽奚祖威中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023

以原位H2O2为氧源,在新型反应控制相转移催化剂(RCPTC)作用下丙烯环氧化反应中,考察了反应温度、反应时间、H2O2浓度和催化剂浓度对反应性能的影响.结果表明,在适宜的反应条件下,RCPTC催化剂循环使用5次后,环氧丙烷产率仍维持在85.6%以... 详细信息

以原位H2O2为氧源,在新型反应控制相转移催化剂(RCPTC)作用下丙烯环氧化反应中,考察了反应温度、反应时间、H2O2浓度和催化剂浓度对反应性能的影响.结果表明,在适宜的反应条件下,RCPTC催化剂循环使用5次后,环氧丙烷产率仍维持在85.6%以上,且催化剂循环反应3次后,其组成趋于稳定.

关键词：丙烯环氧化环氧丙烷磷钨杂多酸盐反应控制相转移催化过氧化氢

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基于遗传算法的齿轮传动优化设计

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科技通报 2012年第12期28卷 96-97,175页

作者：张恒云苏永旭昆明学院昆明650214

将齿形系数与齿数之间的关系映射为径向基神经网络,并且利用遗传算法优化径向基神经网络隐层与输出层的权值,最后利用遗传算法合理选择交叉概率与变异概率对齿轮进行优化设计。利用本算法对二级斜齿圆柱齿轮减速器进行设计,结果表明本... 详细信息

将齿形系数与齿数之间的关系映射为径向基神经网络,并且利用遗传算法优化径向基神经网络隐层与输出层的权值,最后利用遗传算法合理选择交叉概率与变异概率对齿轮进行优化设计。利用本算法对二级斜齿圆柱齿轮减速器进行设计,结果表明本算法的性能优于原遗传算法且设计效率高,在机械优化设计中具有广泛的应用前景。

关键词：径向基神经网络遗传算法交叉变异齿形系数

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方形电池模组热蔓延抑制的数值仿真研究

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电源技术 2024年第12期48卷 2444-2451页

作者：邱国君张恒运上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201600

通过数值仿真方法研究一种结合隔热和散热的液冷电池热管理系统以抑制热失控蔓延。建立电池热失控仿真模型,与已有研究结果对比验证该模型的准确性。基于该模型,研究热失控触发位置、冷却方式以及隔热材料对抑制电池模组热蔓延的影响。... 详细信息

通过数值仿真方法研究一种结合隔热和散热的液冷电池热管理系统以抑制热失控蔓延。建立电池热失控仿真模型,与已有研究结果对比验证该模型的准确性。基于该模型,研究热失控触发位置、冷却方式以及隔热材料对抑制电池模组热蔓延的影响。研究结果表明,热失控触发位置在电池模组前端比位于中间更易引发热蔓延。侧面结合底面液冷的抑制热蔓延效果最好,侧面液冷通过提升流速的方式,也能有效抑制热蔓延,但所需的泵功随之增加。底面液冷即使增加流速到1 m/s也未能抑制热蔓延。使用导热系数更低的隔热材料可以有效降低侧面液冷抑制热蔓延所需泵功。

关键词：锂离子电池数值仿真电池热管理液冷热蔓延

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锂离子占位情况对钛酸锂结构及性能的影响

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稀有金属材料与工程 2023年第9期52卷 3295-3301页

作者：王影和保佳邢彦锋黄波张恒运上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

Li_(4)Ti_(5)O_(12)在快速充放电条件下具有优异的结构稳定性和安全性,使其受到新能源汽车和储能领域的青睐。大量的研究人员已经对钛酸锂的锂离子插层过程进行了研究,结果表明放电过程中外界和位于8a位的锂离子全部转移到16c位,钛酸锂... 详细信息

Li_(4)Ti_(5)O_(12)在快速充放电条件下具有优异的结构稳定性和安全性,使其受到新能源汽车和储能领域的青睐。大量的研究人员已经对钛酸锂的锂离子插层过程进行了研究,结果表明放电过程中外界和位于8a位的锂离子全部转移到16c位,钛酸锂的容量受限于参与嵌锂的晶格位点和可逆锂离子的数量。然而,钛酸锂晶胞结构表明可容纳锂离子的晶格位点不止于此,锂离子还可以占据具四面体48f位点、取代Ti原子占据八面体16d位点以及重新占据相变后空出的四面体的8a位点。本文主要综述了在Li_(4)Ti_(5)O_(12)的制备过程或成品中,通过化学或电化学方法处理后,钛酸锂中锂离子占位情况与传统认知发生的改变及其这种变化带来的影响。同时,对这种变化和影响之间的内在机制展开了讨论和分析。

关键词：钛酸锂晶格占位锂离子电池

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基于ZigBee的煤矿数据采集系统设计与实现

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网络安全技术与应用 2010年第8期 71-72页

作者：张横云四川科技职工大学计算机系四川610101

本文以MSP430F2618和CC2520为核心设计了低功耗的无线数据采集系统,给出了基于ZigBee的无线数据采集系统的组成。通过使用CC2520芯片完成了采集节点,主控单元的硬件与软件设计,实现了数据的采集和无线传输。

关键词：数据采集 ZigBee CC2520 MSP430F2618

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