Elektrikli araçların batarya sistemlerinde ısı yönetimi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Gamze Eğin

Danışman: ERHAN PULAT

Özet:

Petrol ürünleri ve hava kirliliği üzerine endişelerin artmasıyla birlikte, elektrikli ve hibrit elektrikli araçların geliştirilmesine başlanmıştır. Elektrikli ve hibrit elektrikli araçlar için yapılan araştırmalar, içten yanmalı motorlara fiyat ve güvenilirlik açısından alternatif olmasını da kapsamaktadır. Özellikle elektrikli araçlar üzerine yapılan çalışmalardaki yarış, elektrikli araçların batarya sistemleri üzerinedir. Uygun maliyetli ve uzun ömürlü batarya sistemlerini piyasaya süren kuruluşların, gelecekteki otomotiv endüstrisine hakim olma konusunda güçlü bir konumda olacağı aşikardır. Elektrikli araçlar için geliştirilen batarya sistemlerindeki en büyük endişelerden birisi, bataryalardaki ısı yönetimidir. Özellikle lityum iyon (li-ion) pillerinin hücrelerindeki sıcaklık, tüm batarya paketi içinde sınırlı derecede (°C) değişime izin vermektedir. Batarya hücreleri, hızlı deşarj (boşalma), aşırı şarj ve ortam sıcaklığının fazla artmasından dolayı gerçekleşen aşırı ısınmalara karşı savunmasızdırlar. Aşırı ısınma ve dengesiz sıcaklık dağılımı, hızlı bir şekilde hücre bozulmasına ve batarya çevrim ömrünün kısalmasına sebep olmaktadır. Ayrıca bu durumlarda sıcaklık kontrolsüz bir şekilde arttığı için bataryada gerçekleşebilecek katastrofik hasar, yangına ve patlamaya sebep olabilmektedir. Tüm bu sebeplerden dolayı, batarya sistemlerindeki ısıyı uzaklaştırmak ve batarya paketi/modülü/hücresi boyunca üniform sıcaklığı sağlamak için elektrikli araç batarya paketleri kapsamlı soğutma sistemlerini içermektedir. Bu tez çalışmasında, elektrikli araçların batarya sistemleri tasarlanmıştır ve batarya sistemlerinin ısıl yönetimi gerçekleştirilmiştir. Isı yönetimi çalışmaları, ANSYS Icepak programında sonlu elemanlar analizleri ile yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, tasarımın doğrulanması ile ısıl performansta iyileştirmeler yapılmıştır. Batarya sınır şartlarının batarya sistemine etkisi net bir şekilde ortaya konulmuştur.