Soğutucu plaka kullanılan bir araç bataryası ısıl yönetim sisteminin modellenmesi ve analizi
Modeling and analysis of a vehicle battery thermal management system with cold plate
- Tez No: 859198
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA SERHAN KÜÇÜKA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 64
Özet
Bu tez çalışmasında elektrikli araçlarda kullanılan bataryaların termal yönetim sistemi sayısal olarak incelenmiştir. Batarya sistemde ısıl üretim kaynağı olarak ele alınmıştır. Bataryanın zamana bağlı ısı üretimini iki ayrı durum için ele alınmıştır, (i) İstanbul sürüş çevrimi için kullanılması esnasında, (ii) 0,2C, 0,5C ve 1C deşarj hızları için. Bataryanın soğutulması alt yüzeyine yerleştirilmiş bir soğuk plaka ile gerçekleştirilmektedir. Kurgulanan model iki boyutlu bir sayısal modeldir. Batarya ve soğuk plaka hacimleri için oluşturulan ağ yapısı ayrıklaştırılıp açık yöntem ile çözümlenmiştir. Soğuk plaka içerisindeki akış için sayısal çözümleme yapılmamış, ısı transferinin hesaplanmasında genel taşınım bağıntıları kullanılmıştır. Soğutucu akışkan olarak %50 su %50 etilen glikol karışımı (SEG) kullanılmıştır. Akışkan plakaya giriş sıcaklığı 21°C ile 25°C arasında değiştirilmiştir. İstanbul sürüş çevriminde 25°C akışkan giriş sıcaklığı için bataryanın maksimum sıcaklığı 32,16°C olup, batarya içerisindeki sıcaklık farkı, 5,97°C olmaktadır. Bataryadan en fazla güç çekildiği 1C deşarj durumunda ise 25°C akışkan giriş sıcaklığı için bataryanın en yüksek sıcaklığı 36,30°C ve batarya içerisindeki sıcaklık farkı 9,15°C olmaktadır. Soğuk plaka dolaşım akışkanının sağlandığı soğutma sisteminin batarya ile eş zamanlı çalışma davranışı da modele dahil edilmiştir. Yapılan çözümlemede, 21°C akışkan giriş sıcaklığı için 8 döngülük (8016 s) İstanbul sürüş çevriminden batarya toplam güç üretimi 2228,10∙103 J, soğutma yükü 12,19∙103 J ve bu esnada kompresör toplam enerji tüketimi 1,89∙103 J olarak hesaplanmıştır. 18000s süre ile devam eden 0.2C deşarj hızında ise batarya toplam güç üretimi 5559,5∙103 J, soğutma yükü 12,90∙103 J ve kompresör enerji tüketimi 1,50∙103 J olmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the thermal management system of batteries used in electric vehicles is examined numerically. The battery is considered as a thermal production source in the system. The time-dependent heat production of the battery is considered for two separate cases, (i) during its use for the Istanbul driving cycle, (ii) for 0.2C, 0.5C and 1C discharge rates. Cooling of the battery is carried out by a cold plate placed on its bottom surface. The constructed model is a two-dimensional numerical model. The network structure created for the battery and cold plate volumes is discretized and analyzed with the Explicit method. Numerical analysis is not performed for the flow in the cold plate, and general convection relations are used to calculate the heat transfer. A mixture of 50% water and 50% ethylene glycol (WEG) is used as the refrigerant. The inlet temperature to the fluid plate is varied between 21°C and 25°C. In the Istanbul driving cycle, the maximum temperature of the battery is 32.16°C for fluid inlet temperature of 25°C, and the maximum temperature difference within the battery is 5.97°C. In the case of 1C discharge, where the most power is drawn from the battery, for a fluid inlet temperature of 25°C, the highest temperature of the battery is 36.30°C and the temperature difference inside the battery is 9,15°C. In the analysis, the total power production of the battery from the Istanbul drive cycle of 8 cycles (8016 s) for fluid inlet temperature of 21°C is calculated as 2228.10x103 J, the cooling load is calculated as 12.19x103 J, and the total energy consumption of the compressor is calculated as 1.89x103 J. At the discharge rate of 0.2C lasting for 18000s, the total power production of the battery is 5559.5x103 J, the cooling load is 12.90x103 J and the compressor energy consumption is 1.50x103 J.
Benzer Tezler
- Elektrikli araç bataryalarının farklı metodlarla soğutulmasının deneysel ve sayısal analizi
Experimental and numerical analysis of the cooling of electric vehicle batteries with different methods
ORHAN KALKAN
Doktora
Türkçe
2021
EnerjiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR BAKIRCI
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ CELEN
- Intelligent control system design and deployment for fuel cell air supply systems
Yakıt pili hava besleme sistemleri için akıllı kontrol sistemi tasarımı ve uygulamaya alınması
FATİH KENDİR
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUFAN KUMBASAR
- MXene (Ti3C2) nanoyapi takvi̇yeli̇ radar soğurucu bali̇sti̇k kompozi̇tleri̇n karakteri̇zasyonu
Characterization of MXene (Ti3C2) nanostructure reinforced radar absorber ballistic composites
BURAK HÜLAGÜ
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMİT AKBULUT
PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL
- Kapalı bir kabin içerisinde düz kanatlı borulu ısı değiştiricilerin ısıl performanslarının deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of straight fin and tube heat exchangers thermal performances in a closed cabin
ÖMER ALP ATİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Computational fluid dynamics analysis of free/forced convection unit
Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile doğal/zorlamalı konveksiyon ünitesinin incelenmesi
IRMAK ASLANTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Nükleer MühendislikHacettepe ÜniversitesiNükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK