KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi / 2024 / Cilt: 29 Sayı: 3

Farklı Tasarım Ve Akış Parametrelerinin Batarya Soğutma Sistemi Performansına Etkisinin İncelenmesi

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF DIFFERENT DESIGN AND FLOW PARAMETERS ON BATTERY COOLING SYSTEM PERFORMANCE

Ersel Dönmez(Bursa Uludağ Üniversitesi)0009-0003-6343-4447
Emre Bulut(BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ)0000-0001-9159-5000
Sayfa
819–830
Yayın Tarihi
2024-12-24
🏛️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)

Farklı Reynolds sayılarında ve farklı soğutma plakası kanal sayılarında yapılan analizlerde, Reynolds sayısı arttıkça ısı transfer hızı ve soğutma sıvısı hızı arttığı için batarya sıcaklık değerlerinde düşüş ve basınç değerlerinde artış görülmüştür.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada elektrikli araçlarda kullanılan, yanıcılığı daha az olan Lityum Demir Fosfat kimyasına sahip, 30 adet kese (pouch) tipi adı verilen Lityum iyon bataryadan oluşan bir modül ve soğutma sistemi bir boyutlu olarak modellenmiş ve soğutma performansı incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Farklı deşarj oranlarında batarya sisteminin sıcaklık değişimleri ve ısı üretim miktarları incelenmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Farklı Reynolds sayılarında ve farklı soğutma plakası kanal sayılarında yapılan analizlerde, Reynolds sayısı arttıkça ısı transfer hızı ve soğutma sıvısı hızı arttığı için batarya sıcaklık değerlerinde düşüş ve basınç değerlerinde artış görülmüştür.
🔬Tür:Deneysel Tarla Denemesi
📍Kapsam:30 adet
⚙️Değişkenler:Batarya soğutma sistemi · Bir boyutlu modelleme · lityum iyon batarya

Özet

Bu çalışmada elektrikli araçlarda kullanılan, yanıcılığı daha az olan Lityum Demir Fosfat kimyasına sahip, 30 adet kese (pouch) tipi adı verilen Lityum iyon bataryadan oluşan bir modül ve soğutma sistemi bir boyutlu olarak modellenmiş ve soğutma performansı incelenmiştir. Modelleme MATLAB Simulink ve Simscape Battery ortamında gerçekleştirilmiştir. Farklı deşarj oranlarında batarya sisteminin sıcaklık değişimleri ve ısı üretim miktarları incelenmiştir. Batarya modülünü soğutabilmek için, alttan olacak şekilde sıvı soğutma sistemi tasarlanmıştır. Sıvı soğutma sisteminde pompalama kayıplarının daha az olduğu düşünülen daha düşük Reynolds sayılarında laminer akış tipi seçilerek soğutma perfomansı incelenmiştir. Farklı Reynolds sayılarında ve farklı soğutma plakası kanal sayılarında yapılan analizlerde, Reynolds sayısı arttıkça ısı transfer hızı ve soğutma sıvısı hızı arttığı için batarya sıcaklık değerlerinde düşüş ve basınç değerlerinde artış görülmüştür.

Abstract

In this study, a module consisting of 30 pouch-type lithium-ion batteries with Lithium Iron Phosphate (LFP) chemistry, known for its lower flammability, was modeled along with its cooling system in a one-dimensional framework. The modeling was conducted using MATLAB Simulink and Simscape Battery. The temperature variations and heat generation rates of the battery system were analyzed at different discharge rates. A liquid cooling system, designed to cool the battery module from below, was developed. The cooling performance was examined by selecting a laminar flow regime at lower Reynolds numbers, which was assumed to result in lower pumping losses. In the analyses performed at different Reynolds numbers and with varying numbers of cooling plate channels, it was observed that as the Reynolds number increased, both the heat transfer rate and coolant flow velocity increased, leading to a reduction in battery temperature values but an increase in pressure values.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Dönmez, E., Bulut, E. (2024). Farklı Tasarım Ve Akış Parametrelerinin Batarya Soğutma Sistemi Performansına Etkisinin İncelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt: 29 Sayı: 3, 819–830. https://doi.org/10.17482/uumfd.1570344

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (21)

  1. A123, (2024) Access address: https://www.buya123products.com/uploads/vipcase/468623916e3ecc5b8a5f3d20825eb 98d.pdf Access date:20.09.2024
  2. Bernardi, D., Pawlikowski, E., & Newman, J. (1985). A general energy balance for battery systems. Journal of The Electrochemical Society, 132(1), 5. doi:10.1149/1.2113792
  3. Bulut, E., Albak, E. I., Sevilgen, G., & Öztürk, F. (2021). A new approach for battery thermal management system design based on Grey Relational Analysis and Latin Hypercube Sampling. Case Studies in Thermal Engineering, 28, 101452. doi:10.1016/j.csite.2021.101452
  4. Cengel, Y. A. (1998). Heat Transfer: A Practical Approach. New York: McGraw-hill.
  5. Figes, (2024). Batarya termal yönetim sistemi. Access address: https://figes.com.tr/matlab-simulink/probleminizi-nasil-cozeceginizi-kesfedin/batarya-termal-yonetim-sistemi. Access date: 20.09.2024
  6. Fong, R., Von Sacken, U., & Dahn, J. R. (1990). Studies of lithium intercalation into carbons using nonaqueous electrochemical cells. Journal of The Electrochemical Society, 137(7), 2009. doi:10.1149/1.2086855
  7. Ghiji, M., Novozhilov, V., Moinuddin, K., Joseph, P., Burch, I., Suendermann, B., & Gamble, G. (2020). A review of lithium-ion battery fire suppression. Energies, 13(19), 5117. doi:10.3390/en13195117
  8. Hanley, Steve (2023). Condensed Matter Battery From CATL Targets Electric Airplanes. CleanTechnica. Access address: https://cleantechnica.com/2023/04/21/condensed-matter-battery-from-catl-targets-electric-airplanes/ Access date: 20.09.2024
  9. Sezer, K. C., & Basmacı, G. (2022). ŞARJ Edilebilir pillere genel Bakiş. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 10(1), 297-309. doi:10.21923/jesd.946769
  10. Kim, B. R., Nguyen, T. N., & Park, C. W. (2023). Cooling performance of thermal management system for lithium-ion batteries using two types of cold plate: Experiment and MATLAB/Simulink-Simscape simulation. International Communications in Heat and Mass Transfer, 145, 106816. doi:10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.106816
  11. Kumar, A., Chandekar, A., Deshmukh, P. W., & Ugale, R. T. (2023). Development of electric vehicle with permanent magnet synchronous motor and its analysis with drive cycles in MATLAB/Simulink. Materials Today: Proceedings, 72, 643-651. doi:10.1016/j.matpr.2022.08.304
  12. Li, M., Lu, J., Chen, Z., & Amine, K. (2018). 30 years of lithium‐ion batteries. Advanced Materials, 30(33), 1800561. doi:10.1002/adma.201800561
  13. Lin, J., Chu, H. N., Monroe, C. W., & Howey, D. A. (2022). Anisotropic Thermal Characterisation of Large‐Format Lithium‐Ion Pouch Cells. Batteries & Supercaps, 5(5), e202100401. doi:10.1002/batt.202100401
  14. Matlab, (2024), Access address: https://www.mathworks.com/help/simscape-battery/ Access date: 20.09.2024
  15. Monika, K., & Datta, S. P. (2022). Comparative assessment among several channel designs with constant volume for cooling of pouch-type battery module. Energy Conversion and Management, 251, 114936. doi:10.1016/j.enconman.2021.114936
  16. Panchal, S., Dincer, I., Agelin-Chaab, M., Fraser, R., & Fowler, M. (2017). Transient electrochemical heat transfer modeling and experimental validation of a large sized LiFePO4/graphite battery. International Journal of Heat and Mass Transfer, 109, 1239-1251. doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.03.005
  17. Fu, P., Zhao, L., Wang, X., Sun, J., & Xin, Z. (2023). A Review of Cooling Technologies in Lithium-Ion Power Battery Thermal Management Systems for New Energy Vehicles. Processes, 11(12), 3450. doi:10.3390/pr11123450
  18. Qian, Z., Li, Y., & Rao, Z. (2016). Thermal performance of lithium-ion battery thermal management system by using mini-channel cooling. Energy Conversion and Management, 126, 622-631. doi:10.1016/j.enconman.2016.08.063
  19. White, F. M., & Xue, H. (2003). Fluid mechanics (Vol. 3). New York: McGraw-hill.
  20. Yu, S., Mao, Y., Xie, J., Xu, C., & Lu, T. (2024). Thermal runaway chain reaction determination and mechanism model establishment of NCA-graphite battery based on the internal temperature. Applied Energy, 353, 122097. doi:10.1016/j.apenergy.2023.122097
  21. Zhang, H., Yang, Y., Ren, D., Wang, L., & He, X. (2021). Graphite as anode materials: Fundamental mechanism, recent progress and advances. Energy Storage Materials, 36, 147-170. doi:10.1016/j.ensm.2020.12.027