Zarf tipi Lityum iyon batarya hücreleri için farklı soğutma uygulamalarının sayısal incelenmesi

Yıl 2023, Cilt: 38 Sayı: 1, 381 - 398, 21.06.2022

Ceyda Kök Alkan Alkaya

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.804866

Öz

Bu çalışmada, sayısal simülasyonlara dayalı olarak Hibrit Elektrikli Araçlar (HEA) ve Elektrikli Araçlarda (EA) kullanılan zarf tipi Lityum-iyon bataryaların farklı deşarj oranlarındaki termal davranışı ve performansı incelenmiştir. Sayısal simülasyon, hücre deşarj davranışını analiz etmek ve ısıl performansını araştırmak için çift potansiyel çok ölçekli- çok boyutlu pil modelini kullanan geleneksel yazılım paketi aracılığıyla yapılmıştır. Bataryanın maruz kaldığı yükler arttıkça sıcaklığın arttığı ve düzensiz ısıl dağılımının olduğu gözlenmiştir. Gerçekleştirilen modelin bataryaların homojen ısıl dağılımlarının sağlanması için batarya ısıl yönetim sistemlerinde kullanılabilecek doğrulukta olduğu görülmüştür. Soğutma sistemlerinin üç metotlarından olan hava, sıvı ve faz değişim materyalleri ile soğutma deşarj durumundaki bataryaya uygulanmış ve performansları karşılaştırılmıştır. Soğutma sistemlerinin performansları karşılaştırıldığında bataryayı hava ile % 1, 11, sıvı ile % 3, FDM ile % 1, 33 oranında soğuttuğundan dolayı simülasyon sonuçlarının, ticari olarak da oldukça yaygın olan sıvı ile soğutma sisteminin diğerlerinden daha iyi soğuttuğu gerçeğini yansıtmıştır.

Anahtar Kelimeler

elektrikli araçlar, zarf tipi lityum iyon batarya, batarya ısıl yönetim sistemi, ısı dağılımı, batarya soğutma sistemleri

Kaynakça

• Referans1. British Petroleum. BP Energy Outlook, 2016.
• Referans2. Wada M., Research and development of electric vehicles for clean transportation, J Environ Sci,21:745–9, 2009.
• Referans3. Warner J., Introduction Handb lithium-ion batter pack des, Elsevier,p. 1–8, 2015.
• Referans4. Conte F.V., Battery and battery management for hybrid electric vehicles: a review, E I Elektrotechnik Und Informationstechnik,123:424–31, 2006.
• Referans5. Pesaran, A.A., Battery thermal models for hybrid vehicle simulations, Journal of power sources, 110(2), pp.377-382, 2002.
• Referans6. Väyrynen A., Salminen J., Lithium ion battery production, J Chem Thermodyn,46:80–5, 2012.
• Referans7. Sato N., Thermal behavior analysis of lithium-ion batteries for electric and hybrid vehicle., J Power Sources, 99:70–7, 2001.
• Referans8. Liu, H., Wei, Z., He, W., Zhao, J., Thermal issues about Li-ion batteries and recent progress in battery thermal management systems: A review, Energy conversion and management, 150, 304-330, 2017.
• Referans9.Park H., A design of air flow configuration for cooling lithium ion battery in hybrid electric vehicles, J Power Sources, 239:30–6, 2013.
• Referans10. Chen D., Jiang .J, Kim G.H., Yang C., Pesaran A., Comparison of different cooling methods for lithium ion battery cells, Appl Therm Eng, 94:846–54, 2016.
• Referans11. Bandhauer T.M., Garimella S., Passive, internal thermal management system for batteries using microscale liquid-vapor phase change, Appl Therm Eng, 61:756–69, 2013.
• Referans12. Rao Z., Wang S., A review of power battery thermal energy management, Renew Sustain Energy Rev 15:4554–71, 2011.
• Referans13. Zhao J., Rao Z., Huo Y., Liu X., Li Y.,Thermal management of cylindrical power battery module for extending the life of new energy electric vehicles, Applied thermal engineering, 85, 33-43, 2015.
• Referans14. Khateeb S. A., Farid M. M., Selman J. R., Al-Hallaj S., Design and simulation of a lithium-ion battery with a phase change material thermal management system for an electric scooter, Journal of Power Sources, 128(2), 292-307, 2004.
• Referans15. Kwon K. H., Shin C. B., Kang, T. H., Kim C. S., A two-dimensional modeling of a lithium-polymer battery. Journal of Power Sources, 163(1), 151-157. 2006.
• Referans16. Kök C., Alkaya A., Investigation of Thermal Behavior of Lithium-Ion Batteries under Different Loads, European Mechanical Science , 4 (3) , 96-102,2020.