BİR BATARYA PAKETİNİN MİNİ KANAL KULLANILARAK TERMAL YÖNETİMİNİN SAYISAL ARAŞTIRILMASI

Tez Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: Toygun Dağdevir

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

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.