Uçaklarda kullanıma yönelik batarya ısıl yönetim sistemlerinin araştırılması
Research on battery thermal management systems for airvehicles
- Tez No: 458978
- Danışmanlar: PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Uçak Mühendisliği, Energy, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Anadolu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Sürdürülebilir havacılık yenilenebilir enerji kullanımını gerektirmektedir. Havacılıkta elektrik ve dolayısı ile batarya kullanımı, çevresel hassasiyetleri de dikkate alan bir çözüm olarak öne çıkmaktadır. Bataryaların ısıl yönetimlerinin önemini ve gerekliliği yaşanan pratiklerle ortaya konulmuştur. Bataryalarda hücreler arası dengenin sağlanması, ısıl kaçışın engellenmesi ve ekonomik ömrün geliştirilmesi amacı ile ısıl yönetim gereklidir. Ancak batarya ısıl yönetiminin getirdiği ek ağırlık ve enerji tüketimi, zaten özgül enerji seviyeleri istenenin altında olan bataryaların etkinliğini daha da azaltmaktadır. Elektrikli uçak kavramı ve uçaklarda elektrik kullanımının gelişimi incelenmiştir. Ardından batarya yönetimine yönelik gereksinimler doğrultusunda batarya yönetim sisteminin ve ısıl yönetim sisteminin temel işlevleri ve özellikleri açıklanmıştır. Batarya türleri ve parametreleri incelenerek, bataryaların termodinamik, ısı transferi ve elektrokimyasal açıdan analizleri yapılmıştır. Batarya sıcaklığının belirlenmesine yönelik analiz sonuçları ortaya konmuştur. Deney düzenekleri geliştirilmiş ve yapılan deneylerde farklı batarya konfigürasyonlarının, ısıl davranışı, ısıl kaçış, verim ifadeleri, sıcaklık değişimleri ve değişim hızları ölçülmüştür. Bataryaların endotermik ve ekzotermik davranışları incelenmiş, analiz sonuçları ile deney ölçümlerinin uyuştuğu tespit edilmiştir. Batarya boyutlandırılma ve hücre seçimine yönelik analizler sunulmuştur. Bir genel havacılık uçağında kullanılan kurşun asit batarya yerine lityum alternatifleri geliştirilmiştir. Isı üretiminin akım değeri ile anlık batarya kapasitesine bağlı olduğu görülmüştür. Üretilen ısının büyük kısmının kayıp enerji olarak atıldığı değerlendirilmiştir. Batarya yönetim sistemleri ve bağlantı elemanlarının ısı üretimine katkılarının ısıl yönetim açısından önemli olduğu görülmüştür. Isıl kaçış deneysel olarak gözlenmiş, batarya hücrelerinin etkileşimleri incelenmiştir. Yüksek batarya kapasitesi kullanımının, ısıl yönetime duyulan ihtiyacı azalttığı görülmüştür. Enerji verimi %90 üzerinde olan bataryalarda ekserji veriminin %54 olduğu hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
Sustainable aviation requires the use of renewable energy. The use of electricity and therefore batteries in aviation is a solution that takes environmental considerations into account. The importance and necessity of the thermal management of the batteries have seen through practices. Thermal management is necessary for balancing the cells, preventing thermal runaway and improving economic life. However, the additional weight and energy consumption of the thermal management, further reduces the effectiveness of the batteries, which are already below the desired levels. The concept of electric aircraft and electricity use in airplanes have been examined. Then the basic functions and features of the battery management system and the thermal management system are explained in accordance with the requirements. The battery types and parameters were examined, thermodynamic, heat transfer and electrochemical analyses were presented. Battery temperature determination was analyzed. Experimental setups have been developed and different battery configurations, thermal behavior, thermal escape, efficiency, temperature changes and rate of change have been measured. The endothermic and exothermic behaviors of the batteries were investigated, and the results of the analyses were found to agree with the experimental measurements. Analyzes for battery sizing and cell selection are presented. Lithium alternatives have been developed in lieu of a lead acid battery used in a general aviation aircraft. It is seen that the heat production depends on the current value and the instantaneous battery capacity. It is estimated that most of the heat generated is lost energy. Battery management systems and fittings contribution to heat generation have been found to be important for thermal management. Thermal runaway was observed experimentally and the interactions of the battery cells were investigated. The use of high battery capacity has been shown to reduce the need for thermal management. Exergy efficiency of battery is calculated to be 54% whose energy efficiency is over 90%.
Benzer Tezler
- Güneş enerjili uçaklarda farklı uçuş durumları için elektrik sisteminin performans analizi
Performance analysis of electrical system for different flight situations in solar aircraft
ÜMİT AK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA
- Drone ve insansız hava araçları için çoklu ateşleme sistemi tasarımı, prototipi ve üretimi
Multiple ignition system design, prototype and production for drone and unmanned vehicles
ALPER HASAN KOCATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Savunma ve Savunma TeknolojileriGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN KORKUT
- Sabit kanatlı mini insansız hava aracının geliştirilmesi ve ağaçlandırma çalışmalarında kullanımı
Development of a fixed wing unmanned aerial vehicle (UAV) and its usage in reforestation
MUSTAFA ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Havacılık MühendisliğiErciyes ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAGİME TÜLİN YILDIRIM
- Savunma sanayii uygulamalarına yönelik grafen takviyeli bor karbür yapıların sps yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphene reinforced boron carbide structures for defense industry applications by sps method
YİĞİT ORKUN AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Havacılıkta kullanılan haberleşme sistemlerinin analizi ve uygulamaları
Analysis and applications of communication systems used in aviation
ATABERK DURALİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiAviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NECMİYE ÖZLEM ÜNVERDİ