Dergiler / Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi / 2026 / Cilt: 31 Sayı: 1

Hava Soğutmalı Batarya Paketinde Akış Tasarımının ve Saptırıcı Plaka Etkisinin Farklı Deşarj Oranlarında İncelenmesi

INVESTIGATION OF FLOW DESIGN AND DEFLECTOR PLATE EFFECT IN AIR COOLED BATTERY PACK AT DIFFERENT DISCHARGE RATES

Volkan Tuğan(MUNZUR ÜNİVERSİTESİ)0000-0001-7910-1207
Uğurcan Yardımcı(BİNGÖL ÜNİVERSİTESİ)0000-0001-6511-4058
Sayfa
81–96
Yayın Tarihi
2026-04-10
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Her iki modelde de 24 adet 18650 tip lityum iyon batarya hücresi kullanılmış olup, batarya paketinin hava giriş ve çıkış yüzey alanları eşit olacak şekilde tasarlanmıştır. 3C ve 4C deşarj oranları için gerçekleştirilen analizler sonucunda, çift girişli akış yapısının ve saptırıcı plakaların batarya paketindeki soğutma etkinliğini belirgin biçimde artırdığı gözlemlenmiştir. 3C deşarj oranında, Model B ile elde edilen maksimum batarya sıcaklığının ve maksimum sıcaklık farkının Model B’ye kıyasla sırasıyla 1,87 K ve 1,08 K daha düşük olduğu tespit edilmiştir. 4C deşarj oranında ise bu iyileştirme daha da belirgin hale gelerek maksimum batarya sıcaklığı 2,49 K, maksimum sıcaklık farkı ise 1,44 K kadar azaltılmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, hava soğutmalı batarya paketinde farklı akış tasarımının ve saptırıcı plaka kullanımının termal performansa etkisi CFD yöntemi ile incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Her iki modelde de 24 adet 18650 tip lityum iyon batarya hücresi kullanılmış olup, batarya paketinin hava giriş ve çıkış yüzey alanları eşit olacak şekilde tasarlanmıştır. 3C ve 4C deşarj oranları için gerçekleştirilen analizler sonucunda, çift girişli akış yapısının ve saptırıcı plakaların batarya paketindeki soğutma etkinliğini belirgin biçimde artırdığı gözlemlenmiştir. 3C deşarj oranında, Model B ile elde edilen maksimum batarya sıcaklığının ve maksimum sıcaklık farkının Model B’ye kıyasla sırasıyla 1,87 K ve 1,08 K daha düşük olduğu tespit edilmiştir. 4C deşarj oranında ise bu iyileştirme daha da belirgin hale gelerek maksimum batarya sıcaklığı 2,49 K, maksimum sıcaklık farkı ise 1,44 K kadar azaltılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Sıcaklık kontürleri incelendiğinde, Model A’da özellikle arka bölgelerde sıcaklık birikimlerinin oluştuğu ve Model B’de daha homojen dağılım meydana geldiği gözlemlenmiştir.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:24 adet
⚙️Değişkenler:Batarya paketi · Hava soğutma · Saptırıcı plaka

Özet

Bu çalışmada, hava soğutmalı batarya paketinde farklı akış tasarımının ve saptırıcı plaka kullanımının termal performansa etkisi CFD yöntemi ile incelenmiştir. Çalışmada, geleneksel tek girişli akış yapısına sahip olan Model A ile çift girişli ve saptırıcı plakalarının kullanıldığı Model B karşılaştırılmıştır. Her iki modelde de 24 adet 18650 tip lityum iyon batarya hücresi kullanılmış olup, batarya paketinin hava giriş ve çıkış yüzey alanları eşit olacak şekilde tasarlanmıştır. 3C ve 4C deşarj oranları için gerçekleştirilen analizler sonucunda, çift girişli akış yapısının ve saptırıcı plakaların batarya paketindeki soğutma etkinliğini belirgin biçimde artırdığı gözlemlenmiştir. 3C deşarj oranında, Model B ile elde edilen maksimum batarya sıcaklığının ve maksimum sıcaklık farkının Model B’ye kıyasla sırasıyla 1,87 K ve 1,08 K daha düşük olduğu tespit edilmiştir. 4C deşarj oranında ise bu iyileştirme daha da belirgin hale gelerek maksimum batarya sıcaklığı 2,49 K, maksimum sıcaklık farkı ise 1,44 K kadar azaltılmıştır. Sıcaklık kontürleri incelendiğinde, Model A’da özellikle arka bölgelerde sıcaklık birikimlerinin oluştuğu ve Model B’de daha homojen dağılım meydana geldiği gözlemlenmiştir.

Abstract

In this study, the effect of different flow designs and the use of deflector plates on the thermal performance of an air cooled battery pack was investigated using the CFD method. Model A, which has a conventional single inlet flow structures, was compared with Model B, which employs dual inlets and deflector plates. In both models, 24 cylindrical 18650 lithium-ion battery cells were used, and the inlet and outlet surface areas of the battery pack were designed to be equal. Analyses performed at 3C and 4C discharge rates showed that the dual inlet flow structure and deflector plates significantly improved the cooling efficiency of the battery pack. At a 3C discharge rate, the maximum battery temperature and maximum temperature difference obtained with Model B were 1.87 K and 1.08 K lower, respectively, compared to Model A. At a 4C discharge rate, this improvement became even more pronounced, with the maximum battery temperature reduced by 2.49 K and the maximum temperature difference decreased by 1.44 K. Examination of the temperature contours revealed that, in Model A, heat accumulation occurred particularly in the rear regions, whereas Model B achieved a more homogeneous temperature distribution.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Tuğan, V., Yardımcı, U. (2026). Hava Soğutmalı Batarya Paketinde Akış Tasarımının ve Saptırıcı Plaka Etkisinin Farklı Deşarj Oranlarında İncelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt: 31 Sayı: 1, 81–96. https://doi.org/10.17482/uumfd.1807247

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (24)

  1. Adit, M. A., Pranto, M. M. H., and Kibria, M. G. (2025) Advanced thermal management of lithium-ion battery using fin-enhanced PCM: A CFD study, Future Batteries, 6, 100076. doi:10.1016/j.fub.2025.100076
  2. Behi, H., Karimi, D., Behi, M., Ghanbarpour, M., Jaguemont, J., Sokkeh, M. A., Gandoman, F. H., Berecibar, M., and Mierlo, J. V. (2020) A new concept of thermal management system in Li-ion battery using AC and heat pipe for electric vehicles, Applied Thermal Engineering, 174, 115280. doi:10.1016/j.applthermaleng.2020.115280
  3. Gasmelseed, A., Ismael, M. A., Said, M. A., and Ahmad, F. (2025) Performance investigation of mono and hybrid nanofluids in a liquid battery thermal management system under high discharge rate and different drive cycle conditions, Journal of Energy Storage, 116, 116084. doi:10.1016/j.est.2025.116084
  4. Gupta, R. B., Kumar, D., and Dutta, T. (2026) Efficient lithium-ion battery air-cooling system using aluminium strips, plates, and tubes, and comparison with various air-cooling systems, International Journal of Thermal Sciences, 222, 110541. doi:10.1016/j.ijthermalsci.2025.110541
  5. Han, P., Wang, J., Zhao, X., Liu, J., Wang, C., and She, X. (2024) Performance study of fin structure in air-cooled thermal management system for column power battery, Journal of Energy Storage, 104, 114697. doi:10.1016/j.est.2024.114697
  6. He, R., Song, K., Wu, X., Zhang, Q., Zhang, K., Su, M., and Hou, Q. (2025) Effectiveness analysis of novel battery thermal management systems combining phase change material and air-cooled technologies, Applied Thermal Engineering, 264, 125499. doi:10.1016/j.applthermaleng.2025.125499
  7. Jie, L., Zhang, J., Fan, Y., Yu, Z., and Pan, W. (2025) A review of composite phase change materials used in battery thermal management systems, Journal of Energy Storage, 112, 115579. doi:10.1016/j.est.2025.115579
  8. Li, X., Chang, X., Feng, Y., Dai, Z., and Zheng, L. (2024) Investigation on the heat generation and heat sources of cylindrical NCM811 lithium-ion batteries, Applied Thermal Engineering, 241, 122403. doi:10.1016/j.applthermaleng.2024.122403
  9. Liu, Z., Huadan, C., Wang, B., and Li, P. (2025) Coupling optimization of protruding fin and PCM in hybrid cooling system and cycle strategy matching for lithium-ion battery thermal management, International Journal of Thermal Sciences, 207, 109372. doi:10.1016/j.ijthermalsci.2024.109372
  10. Maher, K., Boumaiza, A., and Amin, R. (2024) Understanding the heat generation mechanisms and the interplay between joule heat and entropy effects as a function of state of charge in lithium-ion batteries, Journal of Power Sources, 623, 235504. doi:10.1016/j.jpowsour.2024.235504
  11. Najafi, A., Jadidi, A. M., and Rashidi, S. (2025) Experimental study on a thermal management system with air and thermoelectric module designed for lithium-ion battery, Journal of Energy Storage, 111, 115403. doi:10.1016/j.est.2025.115403
  12. Omar, A. A., and Adham, A. M. (2025) Thermal analysis of lithium-ion batteries using forced-air cooling and circular fin systems: A numerical study, International Journal of Thermofluids, 27, 101212. doi:10.1016/j.ijft.2025.101212
  13. Öztop, M., and Şahinaslan, A. (2022) Control of temperature distribution for Li-ion battery modules via longitudinal fins, Journal of Energy Storage, 52, 104760. doi:10.1016/j.est.2022.104760
  14. Ranjan, R., Kumar, R., and Srinivas, T. (2024) Thermal performance of nano-enhanced phase change material and air-based lithium-ion battery thermal management system: An experimental investigation, Journal of Energy Storage, 82, 110567. doi:10.1016/j.est.2024.110567
  15. Rastogi, S., Sohaliya, P., and Bakli, C. (2026) Optimizing air-cooled battery thermal management through analytical heat generation modelling and numerical investigation of cooling performance, Journal of Power Sources, 669, 239362. doi:10.1016/j.jpowsour.2026.239362
  16. Sofi, A. Y., and Qayoum, A. (2025) Design optimization and cooling performance assessment of a pulsating air-cooled lithium-ion battery thermal management system, Thermal Science and Engineering Progress, 59, 103391. doi:10.1016/j.tsep.2025.103391
  17. Sun, Y., Zhang, H., Qi, F., Li, Y., Guo, H., Wang, C., and Chen, Y. (2025) Battery thermal management systems on the integration of multi-layer phase change materials and liquid cooling energy-saving strategies, Applied Thermal Engineering, 278, 127194. doi:10.1016/j.applthermaleng.2025.127194
  18. Tuğan, V., and Yardımcı, U. (2023) Numerical study for battery thermal management system improvement with air channel in electric vehicles, Journal of Energy Storage, 72, 108515. doi:10.1016/j.est.2023.108515
  19. Wang, H., Tao, T., Xu, J., Mei, X., Liu, X., and Gou, P. (2020) Cooling capacity of a novel modular liquid-cooled battery thermal management system for cylindrical lithium ion batteries, Applied Thermal Engineering, 178, 115591. doi:10.1016/j.applthermaleng.2020.115591
  20. Williams, N. P., Zelent, B., Trimble, D., and O’Shaughnessy, S. M. (2025) Experimental determination of the entropic heat coefficient of a lithium-ion cell through immersion in a dielectric fluid, Applied Thermal Engineering, 258, 124597. doi:10.1016/j.applthermaleng.2024.124597
  21. Wiriyasart, S., Unsomsri, N., and Kaewluan, S. (2025) Influence of packaging configuration on thermal behavior in air-cooled Li-ion battery packs under low C-rate conditions, Thermal Science and Engineering Progress, 61, 103582. doi:10.1016/j.tsep.2025.103582
  22. Yang, R., Li, K., Xie, Y., Zhang, Y., Xi, C., and Zhang, Y. (2025) Thermal management requirements in battery packs: An analysis of the effects of battery degradation, Energy, 137067. doi:10.1016/j.energy.2025.137067
  23. Yardımcı, U., and Tuğan, V. (2026) Computational fluid dynamics analysis of battery pack with cooling channel integrated with innovative thermoelectric cooling stations, International Journal of Thermal Sciences, 220, 110380. doi:10.1016/j.ijthermalsci.2025.110380
  24. Zhang, B., Zeng, Z., Yuan, N., and Shi, H. (2025) Numerical investigation of lithium-ion battery thermal management system performance influenced by physical properties of PCM, Journal of Energy Storage, 117, 116141. doi:10.1016/j.est.2025.116141