Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi

Ali CELEN, (Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Erzincan, Türkiye)
Muhammet Yasin KABA (Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Erzincan, Türkiye)
Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi
15 4
Yıl: 2021 Cilt: 33 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 49 - 61 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 26-09-2022

Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi

Öz:
çten yanmalı motorlara sahip araçlarla kıyaslandıklarında çevreci olmaları sebebiyle elektrikli araçlar ön plana çıkmaya başlamıştır. Elektrikli araçların bataryalarının performansına ve ömrüne etki eden parametrelerden birisi de batarya çalışma sıcaklığıdır. Bataryaların istenilen sıcaklık seviyesinde tutulması için havayla soğutma, sıvıyla soğutma, ısı borusuyla soğutma, faz değiştiren malzemeyle soğutma ve termoelektrik ile soğutma gibi farklı soğutma yöntemleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada, elektrikli araçlarda kullanılan silindirik lityum iyon bataryalardan oluşan 10x10 şeklinde dizilmiş bir batarya grubu göz önüne alınmış ve bataryaların havayla ve elektriksel olarak yalıtkan olan sıvıyla (Novec 7200) soğutulması parametrik olarak incelenmiştir. Akışkan giriş sıcaklığının (15oC-35oC), farklı deşarj hızlarında bataryada meydana gelen ısı üretiminin (2-6 W) ve Reynolds sayısının (22559-67678) ortalama batarya sıcaklığına ve basınç kaybına etkisi araştırılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonunda hava sıcaklığının 15oC üzerine çıktığı hava şartlarında doğrudan soğutmanın yeterli olmadığı bu sebeple sıvı soğutmanın kullanılmasının gerekli olduğu belirlenmiştir. Buna ek olarak, sabit Reynolds sayılarında hava ve sıvı soğutma kullanımı ile ortaya çıkacak basınç kayıpları hesaplanmıştır. Sabit Reynolds sayıları için sıvı hızının hava hızından daha düşük olması sebebiyle, hava ve sıvı soğutma şartlarında basınç kaybında ciddi bir değişim gözlemlenmemiştir.
Anahtar Kelime: Batarya soğutma hava ile soğutma sıvı ile soğutma batarya ısıl yönetimi elektrikli araçlar

Parametric Investigation of Cooling of Cylindrical Lithium Ion Batteries Used in Electric Vehicles

Öz:
Electric vehicles have come to the forefront compared to vehicles having internal combustion engines since they are environmentally friendly. One of the parameters affecting electric vehicle battery performance is battery operation temperature. Different cooling methods such as air cooling, liquid cooling, heat pipe cooling, phase change material cooling and thermoelectric cooling are used in order to maintain battery temperature in desired temperature. In this study, a battery group which composed of cylindrical lithium ion batteries arranged as 10x10 is considered and cooling of the batteries with air and dielectric fluid (Novec 7200) is investigated parametrically. Effect of fluid inlet temperature (15oC-35oC), battery heat generation during different discharge rates (2-6 W) and Reynolds number (22559-67678) on average battery temperature and pressure drop is researched. According to calculation results, air cooling is not sufficient for the conditions for air having temperature more than 15oC, so it is stated that the usage of liquid cooling is necessary. In addition, pressure drop which occurred with usage air and liquid cooling is estimated. Since liquid velocity is lower than air velocity for constant Reynolds numbers, it is observed that there is no significant change in pressure drop air and liquid cooling conditions.
Anahtar Kelime: Battery cooling air cooling liquid cooling battery thermal management electric vehicle

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
0
0
0
  • [1] Tie SF, Tan CW. A review of energy sources and energy management system in electric vehicles. Renewable Sustainable Energy Rev 2013; 20: 82-102.
  • [2] http://tehad.org/wp-content/uploads/2019/07/w-2019-TR_-ilk-YARI-sat%C4%B1%C5%9F-rakamla r%C4%B1.jpg
  • [3] Dincer I, Hamut HS, Javani N. Thermal Management of Electric Vehicle Battery Systems. John Wiley & Sons, 2016.
  • [4] Yong, JY, Ramachandaramurthy VK., Tan KM, Mithulananthan, N.. A review on the state-of-the-art technologies of electric vehicle, its impacts and prospects. Renewable Sustainable Energy Rev 2015; 49: 365-385.
  • [5] Lelie M, Braun T, Knips M, Nordman,H, Ringbeck F, Zappen H, Sauer D. Battery management system hardware concepts: An overview. Appl. Sci. 2018; 8(4): 534.
  • [6] Wang Q, Jiang B, Li B, Yan, Y. A critical review of thermal management models and solutions of lithium-ion batteries for the development of pure electric vehicles. Renewable Sustainable Energy Rev 2016; 64: 106-128.
  • [7] Siddique ARM, Mahmud S, Van Heyst B. A comprehensive review on a passive (phase change materials) and an active (thermoelectric cooler) battery thermal management system and their limitations. J. Power Sources 2018; 401: 224-237.
  • [8] Park S, Jung D. Battery cell arrangement and heat transfer fluid effects on the parasitic power consumption and the cell temperature distribution in a hybrid electric vehicle. J. Power Sources 2013; 227: 191-198.
  • [9] Li X, He F, Ma L. Thermal management of cylindrical batteries investigated using wind tunnel testing and computational fluid dynamics simulation. J. Power Sources 2013; 238: 395-402.
  • [10] Wang T, Tseng KJ, Zhao J, Wei Z. Thermal investigation of lithium-ion battery module with different cell arrangement structures and forced air-cooling strategies. Appl. Energy 2014; 134: 229-238.
  • [11] Yang N, Zhang X, Li G, Hua D. Assessment of the forced air-cooling performance for cylindrical lithium-ion battery packs: A comparative analysis between aligned and staggered cell arrangements. Appl. Therm. Eng. 2015; 80: 55-65.
  • [12] Saw LH, Ye Y, Tay AA, Chong WT, Kuan SH, Yew MC. Computational fluid dynamic and thermal analysis of lithium- ion battery pack with air cooling. Appl. Energy 2016; 177: 783-792.
  • [13] Jiaqiang E, Yue M, Chen J, Zhu H, Deng Y, Zhu Y, Zhang F, Wen M, Zhang B, Kang S. Effects of the different air cooling strategies on cooling performance of a lithium-ion battery module with baffle. Appl. Therm. Eng. 2018; 144: 231- 241.
  • [14] Shahid S, Agelin-Chaa, M. Development and analysis of a technique to improve air-cooling and temperature uniformity in a battery pack for cylindrical batteries. Therm Sci Eng Prog 2018; 5: 351-363.
  • [15] Fan Y, Bao Y, Ling C, Chu Y, Tan X, Yang S. Experimental study on the thermal management performance of air cooling for high energy density cylindrical lithium-ion batteries. Appl. Therm. Eng. 2019; 155: 96-109.
  • [16] Cengel Y. Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications. McGraw-Hill Higher Education, 2014.
APA celen a, Kaba M (2021). Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. , 49 - 61.
Chicago celen ali,Kaba Muhammet Yasin Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. (2021): 49 - 61.
MLA celen ali,Kaba Muhammet Yasin Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. , 2021, ss.49 - 61.
AMA celen a,Kaba M Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. . 2021; 49 - 61.
Vancouver celen a,Kaba M Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. . 2021; 49 - 61.
IEEE celen a,Kaba M "Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi." , ss.49 - 61, 2021.
ISNAD celen, ali - Kaba, Muhammet Yasin. "Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi". (2021), 49-61.
APA celen a, Kaba M (2021). Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 33(1), 49 - 61.
Chicago celen ali,Kaba Muhammet Yasin Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 33, no.1 (2021): 49 - 61.
MLA celen ali,Kaba Muhammet Yasin Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.33, no.1, 2021, ss.49 - 61.
AMA celen a,Kaba M Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2021; 33(1): 49 - 61.
Vancouver celen a,Kaba M Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2021; 33(1): 49 - 61.
IEEE celen a,Kaba M "Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi." Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 33, ss.49 - 61, 2021.
ISNAD celen, ali - Kaba, Muhammet Yasin. "Elektrikli Araçlarda Kullanılan Silindirik Lityum İyon Bataryaların Soğutulmasının Parametrik İncelenmesi". Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 33/1 (2021), 49-61.
Sayfa Oluşturulma Tarihi
24-04-2024 3:25

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları