Geri Dön

Batarya termal yönetim sisteminde yenilikçi yaklaşımlar: Gözenekli kanal ve nanoakışkan kullanılması

Innovative approaches in battery thermal management systems: Using porous channel and nanofluid

  1. Tez No: 810456
  2. Yazar: AYKUT CAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 102

Özet

Bu tez çalışmasında, Li-iyon batarya hücreleri için 2 adet batarya termal yönetim sistemi tasarımı ele alınmış ve nümerik olarak incelenmiştir. Tasarım 1'de serpantin tipi soğutma kanalının gözenekli olduğu varsayılmış ve farklı geçirgenlikler için analizler yapılmıştır. Tasarım 2'de prizmatik Li-iyon batarya hücrelerinin arasına yerleştirilmiş 6, 9 ve 12 numaralı kare oluklu kanal aralığı 3, 4 ve 5 olan oluklu soğutma kanallarına sahip soğuk plakalar kullanılmıştır. Her iki tasarımda da ısı transfer akışkanı olarak Al2O3-Cu/su hibrit nanoakışkan kullanılırken, nanoparçacık hacim oranı %2'ye kadar kullanılmıştır. Tasarım 1'de, akışkanın nanoparçacık katı hacim fraksiyonu ve ortamın geçirgenliği arttığında maksimum sıcaklık düşmüştür. Geçirgenlik durumlarının en düşük ve en yüksek değerleri karşılaştırıldığında, su ve nanoparçacık yüklemesi en yüksek olan nanoakışkan için 1,25 K ve 3 K sıcaklık düşüşü elde edilmiştir. Su ve hibrit nanoparçacık miktarı en yüksek olan nanoakışkan soğutma ortamı karşılaştırıldığında Da=10-1'de maksimum sıcaklık düşüşü 2,4 K iken Da= 10-5'te sadece 1 K'dir. Tasarım 2'de, nanoparçacık katı hacim oranı ve oluklu soğutma kanallarının sayısı arttığında maksimum sıcaklık düşer. En düşük ve en yüksek soğutma kanalı sayısı durumları karşılaştırıldığında, su ve en yüksek nanoparçacık hacimsel oranına sahip Al2O3-Cu/su hibrit nanoakışkan için maksimum sıcaklık düşüşü 3,07 K ve 1,86 K olarak gözlemlenmiştir. Li-iyon bataryalar, enerji depolama sorunu için umut verici bir yoldur, bu tezde sunulanlar gibi termal yönetim tasarımlarına yönelik yöntemler, daha fazla sistem geliştirme ve performans optimizasyonu için yardımcı olacaktır.

Özet (Çeviri)

In this thesis, 2 battery thermal management system (BTMS) designs considered for Li-ion battery cells and numerically investigated. Serpentine type cooling channel is considered to be porous and the permeability of the channel is considered between Darcy number of 10-5 and 10-1 in design 1. Cold plates are used which has corrugated cooling channels that number of channel range 3, 4 and 5 with number of square grooves 6, 9 and 12 placed between prismatic Li-ion battery cells in Design 2. Al2O3-Cu/water hybrid nanofluid used as heat transfer fluid for both designs while nanoparticle volume fraction are used up to 2%. For the design 1, the maximum temperature drops when nanoparticle solid volume fraction and permeability of the medium are increased. When lowest and highest values of permeability cases are compared, temperature drop of 1.25 K and 3 K are obtained for water and nanofluid with the highest loading of nanoparticles. At Da=10-1, maximum temperature drop is 2.4 K while it is only 1 K at Da= 10-5 when cooling medium of water and nanofluid with highest hybrid nanoparticle loading amount are compared. For the design 2, the maximum temperature drops when nanoparticle solid volume fraction and number of corrugated cooling channels are increased. When the lowest and highest number of cooling channels cases are compared, maximum temperature reduce 3.07 K and 1.86 K are observed for water and Al2O3-Cu/water hybrid nanofluid with the highest nanoparticle volumetric fraction. Li-ion batteries is a promising way to energy storage issue, methods for thermal management designs such as presented in this thesis would be helpful for further system development and performance optimization.

Benzer Tezler

  1. Design and analysis of an optimal day-ahead energy management system based on PV generation and BESS under distribution grid constraints

    Dağıtım şebekesi kısıtları altında PV üretimi ve BESS'e dayalı optimal bir gün öncesi enerji yönetim sisteminin tasarımı ve analizi

    SEZAİ POLAT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYaşar Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HACER ŞEKERCİ

  2. Li-ion batarya paketleri için akıllı adaptronik termal yönetim sistemi tasarımı

    Smart adoptronic thermal management system design for Li-ion battery packs

    MOHAMMAD JOULA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Gedik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SAVAŞ DİLİBAL

  3. Bir lityum-iyon bataryayı hızlı şarj etme parametrelerinin bağlaşık eşdeğer elektrik devre-ısı transferi modeliyle genetik algoritma temelli çok amaçlı optimizasyonu

    Genetic algorithm-based multi-objecti̇ve optimization of fast-charging parameters of a lithium-ion battery with a coupled equivalent electrical circuit-heat transfer model

    GÜLSÜM GÖZDE KADIZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZEN ÜNVERDİ

  4. Reinforcement learning based battery thermal management controller for electric vehicle charge time optimization using horizon data

    Ufuk verileri kullanılarak takviyeli öğrenme tabanlı batarya termal yönetim kontrolü ile elektrikli araçlarda şarj süresinin iyileştirilmesi

    YUNUS TURHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT YILMAZ

  5. Doğrudan temaslı sıvı soğutmalı bir batarya termal yönetim sisteminin tasarımı ve analizleri

    Design and analysis of direct contact liquid cooled battery thermal management system

    BUĞRAHAN SANCILI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Otomotiv MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CAN ÇINAR