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Comparative performance analysis of Li-Ion and Ni-Cd batteries at variable temperatures

Herzog, David (2016). Comparative performance analysis of Li-Ion and Ni-Cd batteries at variable temperatures. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The aerospace industry has a major focus on solutions for lighter, safer, and more powerful aircraft. Improving battery technology can advance manufacturers towards these goals. In this report, tests have been carried out on the current Ni-Cad battery technology against a new Li-Ion battery pending approval for in-flight use. Complete flight conditions were recreated with a bench test, to simulate what an aircraft battery would encounter during its service time. The batteries are utilized to start the auxiliary power unit (APU). Tests revealed that cold temperatures impact battery performance more drastically than hot temperatures, thus highlighting the importance of examining operational limits. Insufficient state of charge (SOC) has the second-greatest impact. A recommendation for the Li-Ion and Ni-Cd batteries would be to add a heating device around the battery, thus the battery will never be too cold to perform an APU start.

Résumé traduit

L'industrie aérospatiale recherche actuellement des solutions pour créer des avions plus légers, plus sûrs et plus puissants. L’amélioration des batteries peut aider l’industrie à atteindre ces objectifs. Dans ce rapport, les tests ont été effectués sur la technologie de batterie Ni-Cd actuellement utilisée dans l’aéronautique et sur le Li-Ion, qui est en attente d'approbation pour une utilisation en vol. Les deux technologies sont comparées. Les conditions complètes de vol ont été recréées avec un banc d’essai, pour simuler ce que la batterie va rencontrer au cours de son utilisation dans un avion. Ces batteries servent à démarrer un moteur auxiliaire (APU). Les tests ont révélé que les températures froides impactent plus les performances de la batterie que les températures chaudes, soulignant ainsi l'importance d'examiner les limites opérationnelles. L’état de charge (SOC) est le deuxième facteur le plus important réduisant les performances de la batterie. Une recommandation serait d’ajouter un système chauffant autour des batteries, pour qu’elles ne soient jamais trop froides pour effectuer un démarrage d’APU.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for a master's degree with thesis in renewable energy and energy efficiency". Bibliographie : pages 127-128.
Mots-clés libres: Avions Batteries. Avions Performances. Accumulateurs au nickel-cadmium. Batteries au lithium-ion. Avions Batteries Fonctionnement par temps froid. aérospatiale, Li-Ion, lithium-ion, Ni-Cad, banc d'essai, températures variables, APU, performance
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Dessaint, Louis-A.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 10 mars 2016 15:00
Dernière modification: 10 déc. 2016 17:19
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1639

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