Investigation of cooling designs to increase the lifetime of batteries in electric vehicles during fast charging
Hızlı şarj durumunda elektrikli araçlardaki pil ömrünün uzatılması için soğutma tasarımlarının araştırılması
- Tez No: 700186
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL ÇETKİN, PROF. DR. SYLVIE LORENTE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Fosil yakıtlardan elektrik temelli ulaşıma geçiş eğilimin bir nedeni, elektrikli araçlarda zararlı salınımların olmamasıdır. Dahası, elektrik rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından üretildiği taktirde, seyahat tamamıyla karbon salınımı olmadan gerçekleştirilebilir. Ancak, bu araçların şarj sürelerinin uzunluğu ve menzilin istenilen seviyede olmaması gibi bazı eksiklikleri bulunmaktadır. Bu problemleri ortadan kaldırmak için batarya hücreleri yüksek C-oranlarında şarj edilebilir ki bu durum batarya kapasite kaybını ve eskimesini hızlandırır. Bu durumun nedenleri arasında homojen olmayan sıcaklık dağılımı ve uygun çalışma sıcaklık değerlerinin aşılması yer alır. Ek olarak, aşılan sıcaklık seviyeleri degradasyonu ve ısıl kaçak risklerini de tetiklemektedir. Bu tez, batarya paketinde eş sıcaklık dağılımı ve etkin ısıl kontrolün iletim (soğuk plaka) ve taşınım (sıvı-damarlı kanallar) vasıtasıyla nasıl başarılacağını ele alır. Ek olarak, önerilen elektrikli araç batarya paketi sistemlerinin enerji tüketimleri de dikkate alınmıştır. İlk olarak, Li-iyon bataryalar hücre halinde incelenmiştir. Li-iyon bataryaların ısıl ve elektriksel karakteristiklerinin eldesi için deneysel, analitik ve sayısal yöntemlerden faydalanılmıştır. Deneysel ve analitik sonuçlar sayısal modelleri doğrulamak adına simulasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonrasında, akış kanallarının formunu tahmin edebilmek için tasarımlara yapısal gelişim teorisi yaklaşımı uygulanmıştır. Daha az maliyet, uygulama kolaylığı ve düşük enerji tüketimi gibi üstünlüklere sahip önerilen ısıl yönetim teknikleri, her tip elektrikli araç batarya paketine ufak değişikliklerle uygulanabilmektedir.
Özet (Çeviri)
Trend of transition from fossil fuel to electrification in transportation is a reason of they do not emit any harmful emissions. Moreover, there would be no carbon emission per km travelled if the electricity is generated from renewable sources such as wind and solar. However, there are some drawbacks of these vehicles such as charging time being very long and the range of vehicles are not in the desired level. In order to eliminate these problems, battery cells are being charged in relatively high C-rates which accelerate the ageing of batteries and capacity fade. One reason for that is nonhomogeneous temperature distribution and temperature exceeding optimal operating temperatures. Furthermore, the excess temperature levels trigger degradation and thermal runaway risks. The thesis covers how the battery pack temperature uniformity and strict thermal control can be achieved with heat transfer enhancement by conduction (cold plates) and convection (liquid-vascular channels) mechanisms. In addition, energy consumption of the proposed electric vehicle battery pack systems was taken into account. First, the Li-ion battery cells were investigated individually. Experimental, analytical, and numerical methods were utilized to obtain realistic thermal and electrical characteristics of the Li-ion batteries. The experimental and analytical results were compared with the simulations to validate the numerical models. Then, Constructal theory was applied to the cooling designs to predict the configuration of the flow channels. The proposed thermal management techniques, which have low cost, easy application and lower energy consumption superiorities, can be implemented all types of electric vehicle battery packs with minor changes.
Benzer Tezler
- Gemilerde artık ısı sistemlerinin optimum işletilmesi
Optimum operation of waste heat recovery systems
ERDAL GÜLLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN KAMİL SAĞ
- Metal hidrür esaslı hidrojen depolanmasında reaktör tasarımının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the reactor designing in metal hydride-based hydrogen storage systems
ÜMRAN ELMAS
Doktora
Türkçe
2016
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEVZİ BEDİR
DOÇ. DR. MUHAMMET KAYFECİ
- Led ışık kaynaklı armatür ısıl modellenmesi ve ısıl tasarımı etkileyen faktörlerin istatistiksel analizi
Thermal modelling and statistical investigation of factors that effects thermal design of led light source based luminaires
MUSTAFA BERKER YURTSEVEN
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERMİN ONAYGİL
- O-Ksilenin otoksidasyonu ve ürünlerinin analizi
Başlık çevirisi yok
NİHAL COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRSEN DEMİRATA ÖZTÜRK
- Ev tipi ürünlere entegre ısı pompalı atmosferik su jeneratörü tasarımı
Household appliance integrated heat pump atmospheric water generator design
SERKAN SOLMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI