Elektrikli Araçlarda Batarya Soğutma Plakasının Nümerik Analizler İle Termal Yönetimi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUSTAFA MARTİN
Danışman: Akın Burak Etemoğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Elektrikli araçlarda batarya sistemlerinin soğutulması, bataryaların performansı, ömrü ve güvenliği açısından büyük bir öneme sahiptir. Yüksek sıcaklıklar, bataryaların enerji verimliliğini düşürmekte ve kimyasal yapısına zarar vererek ömrünü kısaltmaktadır. Bu nedenle, bataryalar için soğutma sistemleri, enerji kayıplarını minimize etmek ve batarya ömrünü uzatmak için kritik bir role sahiptir. Bu çalışmada, elektrikli araçlarda kullanılan silindirik hücreli lityum-iyon batarya modülünün sıvı soğutmalı sisteminin iyileştirilmesine odaklanılmıştır. İlgili çalışmada, paralel akışa sahip soğutma plakaları için oluşturulan farklı tasarımlar ile batarya modülünün soğutma verimliliğinin artırılması amaçlanmıştır. Çalışmanın amacı, deşarj esnasında pil hücrelerinde oluşan ısının neden olduğu sıcaklık dağılımını iyileştirmektir. Bu doğrultuda, farklı tasarımların performansları Ansys Fluent ortamında incelenmiştir. Modül, 4 seri 20 paralel dizime sahip (4x20) 18650 tipli silindirik pillerden oluşup, simetrik bir yapıya sahiptir. Bu yüzden analizler esnasında simetrik sınır şartı tercih edilmiştir. Yeni tasarımlar, soğutma plakasına eklenen kanatçıklar vasıtasıyla oluşturulmuştur. Kanatçıkların silindirik hücrelerin arasına konumlandırılması ile temas yüzeyinin artması ve deşarj anında oluşan ısıyı emerek maksimum sıcaklığı düşürmesi beklenmektedir. Bu bağlamda kıyaslamaların yapılabilmesi adına; baz model, kanatçık eklenmiş tasarım-1, genişletilmiş kanatçığa sahip tasarım-2 ve zıt akışlı, genişletilmiş kanatçığa sahip tasarım-3 olmak üzere dört adet sistem tasarlanmıştır. Ayrıca, sistemde kullanılan etilen glikol-su karışımının oransal değişiminin ve farklı soğutma sıvısı giriş hızlarının (0,1 – 0,3 m/s) batarya üzerindeki termal etkileri incelenerek sıcaklık dağılımı ve basınç düşümü gibi çıktılar değerlendirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, tasarım-3 modelinde maksimum sıcaklığın en düşük seviyeye geldiği, fakat birbirine temas eden batarya hücrelerinde sıcaklık dağılımının homojen olmadığı görülmüştür. Maksimum sıcaklık ve sıcaklık dağılımının homojenliği dikkate alındığında, tasarım-2 modelinin en ideal sonuçları verdiği belirlenmiştir.