Bir batarya paketinin mini kanal kullanılarak termal yönetiminin sayısal araştırılması
Numerical investigation of thermal management of a battery pack using mini-channel
- Tez No: 963879
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TOYGUN DAĞDEVİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Elektrikli araçlarda kullanılan lityum iyon bataryalarda (LiB) şarj ve deşarj esnasında gerçekleşen elektrokimyasal tepkimeler neticesinde, batarya içerisinde oluşan ısı üretimine bağlı olarak batarya sıcaklığı artar. LiB'lerde arzu edilen çalışma sıcaklığı aralığı 20°C ile 40°C arasındadır. Batarya sıcaklığının 60°C'yi veya batarya içi sıcaklık farkının 5°C'yi geçmesi halinde termal kaçak adı verilen batarya sıcaklığının ani olarak artması olayı meydana gelir. Bu duruma bağlı olarak bataryadan duman çıkabilir, batarya yanabilir ve hatta patlayabilir. Bunun önüne geçmek ve batarya sıcaklığını arzu edilen limitlerde tutmak için batarya termal yönetim sistemi (BTYS) adı verilen sıcaklık kontrolü gereklidir. Bu tez çalışmasında birbirlerine seri olarak bağlanmış 6 adet silindirik 21700 lityum iyon bataryadan oluşan bir batarya paketinin, mini kanal kullanılarak termal yönetimi sayısal olarak araştırılmıştır. Batarya içerisindeki ısı üretimi, NTGK elektrokimyasal modeli ile analiz edilmiştir. 1C, 3C ve 5C deşarj oranlarında yapılan deneysel çalışmada elde edilen batarya sıcaklığı verileri, sayısal analizde doğrulanmıştır. Batarya termal yönetimi için 60°, 90° ve 120° temas açısı ve 3, 9 ve 15 iç kanala sahip 9 farklı mini kanal tasarımı yapılmıştır. 3C ve 5C deşarj oranında yapılan analizlerde akışkan olarak etilen glikol (EG), su, %50 su – %50 EG karışımı (Su/EG) ve yağ kullanılmıştır. BTYS olmadığı duruma kıyasla, n15_120° kanal tasarımında ve akışkan olarak su kullanıldığında maksimum batarya sıcaklığı 3C ve 5C deşarj oranlarında sırasıyla 38.7°C ve 48.8°C'den %33.1 ve %30.9 azalarak 25.9°C ve 33.7°C'ye düşmüştür.
Özet (Çeviri)
As a result of the electrochemical reactions that occur during charging and discharging in lithium-ion batteries (LiBs) used in electric vehicles, the battery temperature increases due to heat generation within the battery. The desired operating temperature range for LiBs is between 20°C and 40°C. If the battery temperature exceeds 60°C or the temperature difference inside the battery exceeds 5°C, a sudden increase in battery temperature, called thermal runaway, occurs. Depending on this situation, the battery may smoke, burn or even explode. To prevent this and keep the battery temperature within the desired limits, temperature control called battery thermal management system (BTMS) is required. In this thesis, the thermal management of a battery pack consisting of 6 cylindrical 21700 lithium-ion batteries connected in series was investigated numerically using a mini channel. Heat generation inside the battery was analysed with the NTGK electrochemical model. The battery temperature data obtained in the experimental study at 1C, 3C and 5C discharge rates were confirmed in the numerical analysis. For battery thermal management, 9 different mini channels with 60°, 90° and 120° contact angles and 3, 9 and 15 ports were designed. In the analyses performed at 3C and 5C discharge rates, ethylene glycol (EG), water, 50% EG – 50% water mixture (Su/EG) and oil were used as fluids. Compared to the case without BTMS, the maximum coil temperature decreased by 33.1% and 30.9% from 38.7°C and 48.8°C to 25.9°C and 33.7°C at 3C and 5C discharge rates, respectively, with the n15_120° channel design and water as the fluid.
Benzer Tezler
- Elektrikli yol süpürme araçları için elektronik kontrol ünitesi tasarımı
Electronic control unit design for electric road sweepers
FATİH ARABACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ARİFOĞLU
- Mini sınıf elektrikli insansız hava araçları için batarya kapasitesi kestirimi
State of charge estimation for mini class unmanned air vehicle
MUHARREM AYKAN KÜLÜNK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU
- Simülatif bir batarya paketinin pasif termal korunumu
Passive thermal protection of a simulatedbattery pack
SERKAN COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiEnerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMİT NAZLI TEMEL
- Numerical investigation of various heat transfer mechanisms on thermal management of a lithium-ion battery pack
Çeşitli ısı geçişi mekanizmalarının bir lityum-iyon batarya paketinin ısıl yönetimi için sayısal olarak incelenmesi
RESUL ÇAĞTAY ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL ÇETKİN
- Elektrikli otobüslere yönelik yüksek kapasiteli batarya paketinin konfigürasyonu ve izlenmesi
Configuration and monitorization of high capacity battery package intended for electric buses
FUNDA SEYİTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN ATMACA