Otonom robotlarda kullanılan lityum iyon batarya termal yönetim sisteminin deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of lithium-ion battery thermal management system used in autonomous robots
- Tez No: 977052
- Danışmanlar: PROF. KADRİ SÜLEYMAN YİĞİT, DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI SAVCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sanayileşme süreciyle birlikte makinelerin üretim alanlarında yaygınlaşması, enerji ihtiyacını artırmış ve sürdürülebilir enerji sistemlerine olan ilgiyi tetiklemiştir. Bu bağlamda, yüksek enerji yoğunluğu, uzun döngü ömrü ve hızlı şarj özellikleriyle öne çıkan lityum iyon bataryalar, günümüzde hem taşınabilir elektronik cihazlarda hem de endüstriyel sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kompakt ve sınırlı paketleme alanına sahip Otonom Yönlendirmeli Araç (Autonomous Guided Vehicle: AGV) bataryaları, şarj ve deşarj süreçlerinde sistemin doğası gereği üretilen ısı nedeniyle termal kararsızlık ve güvenlik riskleriyle karşı karşıya kalmaktadır. Bu tez çalışmasında, AGV sistemlerinde kullanılan lityum iyon bataryaların termal davranışları ve güvenlik riskleri kapsamlı şekilde incelenmiştir. Doğal konveksiyon, zorlanmış hava akışı ve faz değiştiren malzeme (PCM) destekli soğutma yöntemlerinin termal performansa etkileri hem deneysel hem de sayısal yöntemlerle değerlendirilmiştir. Ayrıca, batarya pillerinden birinin termal kötüye kullanımı senaryosu üzerinden termal kaçak süreci ve bu sürecin batarya modülü içerisine yayılımı analiz edilmiştir. Literatürdeki benzer çalışmalardan farklı olarak, bu tezde hücre tutucu malzemenin batarya termal yönetimi üzerindeki etkisi detaylı biçimde araştırılmış; alternatif mühendislik malzemelerinin batarya modülünde hem sıcaklık kontrolüne hem de termal kaçak yayılımına etkileri ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar, AGV batarya sistemlerinde etkin termal yönetim stratejilerinin geliştirilmesine ve termal kaçak risklerinin azaltılmasına yönelik önemli bilgiler sunmakta; bu yönüyle hem akademik araştırmalar hem de endüstriyel uygulamalar için yol gösterici bir kaynak niteliği taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
With the industrialization process, the widespread use of machines in production areas has increased energy demand and triggered interest in sustainable energy systems. In this context, lithium-ion batteries, which stand out with their high energy density, long cycle life, and fast charging capabilities, are widely used today in both portable electronic devices and industrial systems. Autonomous Guided Vehicle (AGV) batteries, which have a compact and limited packaging area, face thermal instability and safety risks due to the heat generated inherently during charging and discharging processes. In this thesis study, the thermal behavior and safety risks of lithium-ion batteries used in AGV systems were comprehensively investigated. The effects of cooling methods, such as natural convection, forced air flow, and phase change material (PCM)-assisted cooling on thermal performance were evaluated using both experimental and numerical approaches. Additionally, the thermal runaway process and its propagation into the battery module were analyzed through a thermal abuse scenario of one of the battery cells. Unlike similar studies in the literature, in this thesis, the effect of the cell holder material on battery thermal management was investigated in detail; the effects of alternative engineering materials on both temperature control and thermal runaway propagation in the battery module were revealed. The results obtained provide important information for the development of effective thermal management strategies and the reduction of thermal runaway risks in AGV battery systems; in this respect, it is a guiding source for both academic research and industrial applications.
Benzer Tezler
- Otonom robotlarda yapay sinir ağları ile navigasyon uygulaması
Navigation application on autonomous robots using artificial neural networks
ALPER HÜSEYİN DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TARIK VELİ MUMCU
- Lazer mesafe ölçüm sistemli otonom robotlarda kalman filtresi tabanlı eşzamanlı lokalizasyon ve haritalama
Simultaneously map building and localization techniques for autonomous robots using laser range finders
FATMA ECEHAN ERSÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HAKAN TEMELTAŞ
- İnsansı robotlarda yürüme
Humanoid walking
SABRİ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Otonom mobil robotlar için aruco işareti temelli yanaştırma algoritmalarının geliştirilmesi
Developing docking system for mobile robots with aruco markers
ENES MALİK KAPTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mekatronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN GELEN
- COLREGs-compliant and non-prioritized motion planning for autonomous unmanned surface vehicles
Otonom insansız deniz araçları için COLREG-uyumlu ve önceliksiz hareket planlaması
MUSTAFA BAYRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medeniyet ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALUK BAYRAM