Batarya hücrelerine eklenen kanatçıkların elektrikli araç termal yönetim sistemi performansına etkisinin incelenmesi

Basit Öğe Kaydı
dc.contributor.advisorŞahinaslan, Abdulmuttalip
dc.contributor.authorÖztop, Mesut
dc.date.accessioned2026-02-24T13:02:35Z
dc.date.available2026-02-24T13:02:35Z
dc.date.issued2025
dc.departmentFen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
dc.description.abstractBu çalışmada, silindirik lityum iyon bataryalar için, havayla daha iyi bir soğutma performansı elde etmek üzere hücre düzeyinde uygulanacak, farklı tipte kanatçıklar önerilmiştir. Lityum iyon piller için termal koşullar önemli olup, daha iyi bir performans ve pil ömrü için hücre sıcaklığının 15 °C ile 35 °C arasında olması ve tüm modül hacminde 5 °C üzerinde bir sıcaklık farkı oluşmayacak şekilde homojen sıcaklık dağılımı istenir. Bu kısıtlamalar nedeniyle, elektrikli araçların Batarya Termal Yönetim Sistemlerinde (BTYS) pek çok farklı türde, aktif veya pasif soğutma yöntemi kullanılmaktadır. Çalışmada, 18650 koduyla bilinen silindirik pil hücrelerinin yanal yüzeyine doğrudan kanatçıklar entegre edilmiştir. 2 seri (2S) ve 4 seri 3 paralel (4S3P) modül konfigürasyonları farklı deşarj hızları için, kanatçık taşımayan hücreler ve halka, kare, trapezoid, pim ve ağ tipi kanatçık profillerine sahip hücreler FloEFD paket programı kullanılarak sayısal olarak analiz edilmiştir. Sayısal çalışmada, eşdeğer devre modeline göre yapılan batarya analizleri ile sistemin termal analizi eş zamanlı olarak çalıştırılmış, sonuçlar, kanatçıkların doğal taşınım ortamında 2 – 4 °C aralığında, zorlanmış taşınım ortamında 7 – 8 °C aralığında fayda sağladığı tespit edilmiştir. Ancak, bazı tasarımlarda, zorlanmış taşınım, lityum iyon piller için istenmeyen bir sıcaklık dağılımı olan 5 °C üzerinde paket içi sıcaklık farklarına neden olmaktadır. Deneysel çalışmada, sayısal olarak en etkin sonuçları veren trapezoid kesitli kanatçık eklenmiş piller için şarj-deşarj deneyleri gerçekleştirilmiş ve kanatçıklı hücrelerin kanatçıksız olanlara kıyasla daha düşük sıcaklıklara eriştiği görülmüştür. Çalışılan kanat tipleri, alan ve hacim için %150–200 aralığında, ağırlık için %33 – 40 aralığında bir artışa sebep olmaktadır. Anılan aralıklarda sıcaklık düşüşlerinin BTYS tekniği açısından önemli olduğu, hava soğutma sistemlerinin diğer soğutma yöntemlerine kıyasla yapısal basitlik, düşük maliyet ve elektriksel güvenlik gibi avantajları da dikkate alındığında, modüler kanat yapısı biçiminde önerilen yaklaşımın, ağırlık ve hacim artışlarının sorun teşkil etmeyeceği mühendislik uygulamalarında kullanılabileceği öngörülmektedir.
dc.description.abstractIn this study, different types of fins are proposed to be applied to the cells to obtain better cooling performance with air for cylindrical lithium-ion batteries. Thermal conditions are important for lithium-ion batteries, and for better performance and battery life, it is desired for the cell temperature to be between 15 °C and 35 °C and for a homogeneous temperature distribution in the entire module volume without a temperature difference of more than 5 °C. Due to these restrictions, many different types of active or passive cooling methods are used in the Battery Thermal Management Systems (BTMS) of electric vehicles. In the study, fins were directly integrated into the lateral surface of the cylindrical battery cells known with the code 18650. 2 series (2S) and 4 series 3 parallel (4S3P) module configurations were numerically analyzed using the FloEFD package program for different discharge rates, cells without fins and cells with annular, square, trapezoidal, pin and mesh type fin profiles. In the numerical study, battery analyses performed according to the equivalent circuit model and thermal analysis of the system were run simultaneously, and the results showed that the fins provided benefits in the range of 2 - 4 °C in the natural convection environment and 7 - 8 °C in the forced convection environment. However, in some designs, forced convection causes temperature differences in the package over 5 °C, which is an undesirable temperature distribution for lithium-ion batteries. In the experimental study, charge-discharge experiments were performed for batteries with trapezoidal section fins, which gave the most effective results numerically, and it was observed that the finned cells reached lower temperatures compared to those without fins. The studied fin types cause an increase in the range of 150-200% for area and volume, and 33-40% for weight. Considering that temperature drops in the mentioned ranges are important for the BTMS technique and the advantages of air cooling systems such as structural simplicity, low cost and electrical safety compared to other cooling methods, it is envisaged that the proposed approach in the form of a modular fin structure can be used in engineering applications where weight and volume increases will not be a problem.
dc.identifier.endpage95
dc.identifier.startpage1
dc.identifier.urihttps://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=E_eEUHQic_C-LvhxNQn1W0a1FLwbO3XlFl9OedM793tdFSFv22P7G2lqYTq4cIRs
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11616/106689
dc.identifier.yoktezid918221
dc.language.isotr
dc.publisherİnönü Üniversitesi
dc.relation.publicationcategoryTez
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.snmzKA_TEZ_20260224
dc.subjectEnerji
dc.subjectEnergy
dc.titleBatarya hücrelerine eklenen kanatçıkların elektrikli araç termal yönetim sistemi performansına etkisinin incelenmesi
dc.title.alternativeInvestigation of the effect of fins added to battery cells on the performance of electric vehicle thermal management system
dc.typeDoctoral Thesis

Dosyalar

Koleksiyon

Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Koleksiyonu