Исследование теплового состояния модуля аккумуляторной батареи с различными системами терморегулирования для применения в составе гибридной или электрической силовой установки летательного аппарата

Авиационная и ракетно-космическая техника

2025. Т. 32. № 4. С. 160-169.

Авторы

Тетерин Р. О.*, Едигарев А. Д., Шемет М. В.

ОДК-Климов, Кантемировская ул., 11, Санкт-Петербург, 194100, Россия

*e-mail: teterin_ro@klimov.ru

Аннотация

Рассмотрены основные системы терморегулирования для обеспечения функционирования аккумуляторной батареи (АКБ) для применения в составе гибридной и электрической силовой установки летательного аппарата. Определены ключевые особенности различных систем терморегулирования, рассмотрен опыт разработки модулей аккумуляторных батарей. На основании полученных результатов определены области применения для различных систем терморегулирования АКБ.

Ключевые слова:

энергоустановки летательных аппаратов, источники энергии, гибридная силовая установка, модуль аккумуляторной батареи, система терморегулирования

Список источников

  1. Rendón M.A., Sánchez C.D.R., Gallo M.J., et al. Aircraft Hybrid-Electric Propulsion: Development Trends, Challenges and Opportunities // Journal of Control, Automation and Electrical Systems. 2021. Vol. 32, pp. 1244–1268. DOI: 10.1007/s40313-021-00740-x 
  2.  Riboldi C.E.D. Energy-optimal off-design power management for hybrid-electric aircraft // Aerospace Science and Technology. 2019. Vol. 101. No. 95: 105833. DOI: 10.1016/j.ast.2020.105833
  3.  Epstein A.H. Aeropropulsion: Advances, opportunities, and challenges // The Bridge. 2020. Vol. 50. No. 2, pp. 8–14. URL: https://www.nae.edu/234398/Summer-Bridge-Issue-on-Aeronautics
  4.  Bertram O., Jäger F., Voth V., et al. UAM Vehicle Design with Emphasis on Electric Powertrain Architectures // AIAA SciTech 2022 Forum (January 3–7, 2022; San Diego, CA & Virtual). DOI: 10.2514/6.2022-1995
  5.  Едигарев А.Д., Тетерин Р.О., Шемет М.В. Экспериментальное исследование баланса энергетических потоков в гибридной силовой установке последовательного типа // Вестник РГАТА им. П.А. Соловьева. 2023. № 2(65). С. 36–42.
  6.  Варюхин А.Н., Захарченко В.С., Власов А.В. и др. Оценка эффективности различных типов силовых установок 9-местного самолета местных воздушных линий // Авиационные двигатели. 2025. № 1(26). С. 83–100.
  7.  Бондаренко Д.А., Равикович Ю.А. Обоснование применимости гибридных силовых установок на летательных аппаратах различного типа и назначения // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 2. С. 148-157. DOI: 10.34759/vst-2023-2-148-157
  8.  Birkl C.R., Roberts J.B., McTurk E., et al. Degradation diagnostics for lithium ion cells // Journal of Power Sources. 2017. Vol. 341, pp. 373–386. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.12.011
  9.  Bandhauer T.M., Garimella S., Fuller T.F. A critical review of thermal issues in lithium-ion batteries // Journal of The Electrochemical Society. 2011. Vol. 158. No. 3. DOI: 10.1149/1.3515880 
  10.  Lu L., Han X., Li J., et al. A review on the key issues for lithium-ion battery management in electric vehicles // Journal of Power Sources. 2013. Vol. 226. No. 3, pp. 272–288. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.10.060
  11.  Leng F., Tan C.M., Pecht M. Effect of temperature on the aging rate of Li ion battery operating above room temperature // Scientific Reports. 2015. Vol. 5. No. 1: 12967. DOI: 10.1038/srep12967
  12.  Pesaran A., Santhanagopalan S., Kim G. Addressing the impact of temperature extremes on large format Li-Ion batteries for vehicle applications // 30th International Battery Seminar (11-14 March 2013; Ft. Lauderdale, Florida).
  13.  Ma S., Jiang M., Tao P., et al. Temperature effect and thermal impact in lithium-ion batteries: A review // Progress in Natural Science: Materials International. 2018. Vol. 28. No. 6, pp. 653–660. DOI: 10.1016/j.pnsc.2018.11.002 
  14.  Liu G., Ouyang M., Lu L., et al. Analysis of the heat generation of lithium-ion battery during charging and discharging considering different influencing factors // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2014. Vol. 116. No. 2, pp. 1001–1010. DOI: 10.1007/s10973-013-3599-9
  15.  Smith K., Saxon A., Keyser M., et al. Life prediction model for grid-connected Li-ion battery energy storage system // American Control Conference (24-26 May 2017;  Seattle, WA, USA). DOI: 10.23919/ACC.2017.7963578
  16.  Spielbauer M., Steinhardt M., Singer J., et al. Influence of breathing and swelling on the jelly-roll case gap of cylindrical lithium-ion battery cells // Batteries. 2023. Vol. 9. No. 1. DOI: 10.3390/batteries9010006
  17.  Харламенков А.С. Системы защиты ячеек и батарейных блоков с литий-ионными аккумуляторами. Часть 1 // Пожаровзрывобезопасность. 2022. Т. 31. № 4. С. 76–79.
  18.  Jilte R., Kumar R., Ma L. Thermal performance of a novel lithium-ion battery module with restricted flow // Applied Thermal Engineering. 2019. Vol. 146.  DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.09.099 
  19.  Deng Y., Feng C., Jiaqiang E., et al. Effects of different coolants and cooling strategies on the cooling performance of the power lithium ion battery system: A review // Applied Thermal Engineering. 2018. Vol. 142, pp. 10–29. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.06.043
  20.  Bai F., Chen M., Song W., et al. Thermal management performances of PCM/water cooling-plate using for lithium-ion battery module based on non-uniform internal heat source // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 126, pp. 17–27. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.07.141
  21.  Tran T., Harmand S., Desmet B., et al. Experimental investigation on the feasibility of heat pipe cooling for HEV/EV lithium-ion battery // Applied Thermal Engineering. 2014. Vol. 63. No. 2, pp. 551–558. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.11.048
  22.  Hwang F.S., Confrey T., Reidy C., et al. Review of battery thermal management systems in electric vehicles // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2024. Vol. 192. No. 2: 114171. DOI: 10.1016/j.rser.2023.114171
  23.  Roe C., Feng X., White G., et al. Immersion cooling for lithium-ion batteries – A review // Journal of Power Sources. 2022. Vol. 525. No. 2: 231094. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2022.231094
  24.  Sabbah R., Kizilel R., Selman J.R., et al. Active (air-cooled) vs. passive (phase change material) thermal management of high power lithium-ion packs: limitation of temperature rise and uniformity of temperature distribution // Journal of Power Sources. 2008. Vol. 182. No. 2, pp. 630-638. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2008.03.082
  25.  Sundin D.W., Sponholtz S. Thermal management of Li-ion batteries with single-phase liquid immersion cooling // IEEE Open Journal of Vehicular Technology. 2020. Vol. 1, pp. 82-92. DOI: 10.1109/OJVT.2020.2972541
  26.  Garud K.S., Tai L.D., Hwang S.-G., et al. A review of advanced cooling strategies for battery thermal management systems in electric vehicles // Symmetry. 2023. Vol. 15. No. 7: 1322. DOI: 10.3390/sym15071322
  27.  Edmondson J., Wang Y. Thermal Management for Electric Vehicles 2025–2035: Materials, Markets, and Technologies. 2025. URL: https://www.idtechex.com/en/research-report/thermal-management-for-electric-vehicles-2025-2035-mater...

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025