Tez No |
İndirme |
Tez Künye |
Durumu |
809711
|
|
Dalgalı kanalda sıvı soğutmalı lityum-iyon batarya paketinin ısıl yönetiminin sayısal olarak incelenmesi / Numerical investigation of the thermal management of liquid cooled lithium-ion battery pack in waved channel
Yazar:BİROL İPEK
Danışman: PROF. DR. SİNAN ÇALIŞKAN
Yer Bilgisi: Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Konu:Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin:Lityum iyon pil = Lithium ion battery
|
Onaylandı
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
134 s.
|
|
Son yıllarda, enerji ve çevre sorunları giderek daha fazla öne çıkmaya başlıyor. Lityum-iyon pil
ile çalışan elektrikli araçlar bu sorunları hafifletmede büyük bir potansiyel avantaj
sağlamaktadır. Lityum-iyon piller, diğer pillerle karşılaştırıldığında yüksek özgül enerji, yüksek
enerji yoğunluğu, uzun ömür, düşük kendi kendine deşarj oranı ve uzun raf ömrü gibi
avantajlara sahiptir. Elektrikli araçlarda güç kaynağı olarak kullanılan lityum-iyon pillerin
sıcaklık kontrolü, batarya performansı açısından oldukça önemlidir.
Çalışmada, Lityum NCA 18650 tipi 22 adet pil paralel olarak birbirine bağlanmıştır. Piller 4 sıra
halinde 6-5-6-5 grup biçiminde yerleştirilerek bir batarya termal yönetim sistemi
tasarlanmıştır. Bu batarya termal yönetim sistemi için, 3 farklı kanal U, 2-U ve 4-U bükümlü
kanal yapıları modellenerek, kanallarda akışkan bölme sayıları ve soğutucu akışkanın
kanallara giriş yönleri değiştirilerek modeller incelenmiştir. Parametrik çalışmalar için ele
alınan, FloEFD programı ile oluşturulan 4-U bükümlü 4 bölmeli dalgalı kanal için bataryanın
soğuma etkileri incelenmiştir. Soğutucu akışkan olarak kullanılan suyun sıcaklığı ile çevre
sıcaklığı 25°C, çalışma basıncı ise 1 atm olarak ele alınmıştır. Farklı C-oranları (1C-2C-3C) ve
farklı Reynolds sayılarında (800-1200-1600-2000) FloEFD programı ile sayısal analizler
yapılmıştır.
U, 2-U ve 4-U bükümlü kanal analizleri sonucunda, 4-U bükümlü kanal yapısına sahip
modelinin, U bükümlü kanala göre Tmak değerinin %1,3 azaldığını ve 2-U bükümlü kanala göre
de Tmak değerinin %2,9 azaldığı belirlenmiştir. 4 bölmeli kanalın 1-2-3 bölmeli kanala göre
daha iyi bir performans gösterdiğini ve batarya üzerinde oluşan ısıyı daha fazla düşürdüğü bulunmuştur. Ayrıca seçilen kanal yapısında (4-U, 4 bölmeli) yapılan parametrik çalışmalar da
lityum-iyon batarya paketinin 1C ve 2C deşarj oranı için farklı Reynolds sayılarında, ideal
çalışma sıcaklık aralığında (20°C-40°C) tutulabildiği görülmüştür.
|
|
In recent years, energy and environmental issues are starting to come to the fore more and
more. Electric vehicles powered by lithium-ion batteries offer a great potential advantage in
alleviating these problems. Compared with other batteries, lithium-ion batteries have
advantages such as high specific energy, high energy density, long life, low self-discharge rate
and long shelf life. Temperature control of lithium-ion batteries used as a power source in
electric vehicles is very important in terms of battery performance.
In the study, 22 lithium NCA 18650 type batteries were connected in parallel. A battery thermal
management system was designed by placing the batteries in 4 rows in 6-5-6-5 groups. For
this battery thermal management system, 3 different channel U, 2-U and 4-U twisted channel
structures were modeled and the models were examined by changing the number of fluid
divisions in the channels and the inlet directions of the refrigerant to the channels. The cooling
effects of the battery were investigated for the 4-U twisted 4-split wavy channel created with
the FloEFD program, which was considered for parametric studies. The temperature of the
water used as the refrigerant and the ambient temperature is 25°C, and the working pressure
is 1 atm. Numerical analyzes were performed with the FloEFD program at different C-ratios
(1C-2C-3C) and different Reynolds numbers (800-1200-1600-2000).
As a result of U, 2-U and 4-U twisted duct analysis, it was determined that the Tmax value of the
model with 4-U twisted duct structure decreased by 1.3% compared to the U-bent duct and the
Tmax value decreased by 2.9% compared to the 2-U twisted duct. It has been found that the 4-chamber channel performs better than 1-2-3 and reduces the heat generated on the battery
more. In addition, parametric studies performed on the selected channel structure (4-U, 4-
chamber) have shown that the Lithium-ion battery pack can be kept in the ideal operating
temperature range (20°C-40°C) at different Reynolds numbers for 1C and 2C discharge rates. |