Elektrikli araçlarda kullanilan pasif, aktif ve hibrit batarya soğutma sistemlerinin performanslarinin deneysel ve sayisal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the performance of passive, active and hybrid battery cooling systems used in electric vehicles
Yazar: EMRE TORUN
Danışman: PROF. DR. ERTAN BUYRUK
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Elektrikli araçlar, ihtiyacı olan elektrik enerjisini bünyesinde bulundurduğu batarya sistemlerinden karşılar. Batarya, elektrikli araç motorunun ihtiyacı olan gerilim ve akım değerlerini karşılayarak motora enerji sağlar. Bataryalar gerek kullanımı sonrasında şarj edilirken gerekse kullanım esnasında deşarj edilirken yüksek miktarda ısı enerjisi açığa çıkarır. Bataryanın en yüksek verimde çalışabilmesi, ömrünün uzun olabilmesi ve can ve mal kaybına neden olmaması için çalışma ortam sıcaklığının belirli bir sıcaklık aralığında tutulması büyük önem arz etmektedir. Bu nedenle batarya sistemi termal olarak yönetilmeli ve belirli sıcaklık değerinin üzerine çıkılmasına izin verilmemelidir. Batarya soğutma sistemleri bataryada oluşan ısının hızlı bir şekilde dış ortama atılmasını ve batarya içerisindeki sıcaklığın üniform olarak dağıtılması görevlerini karşılayabilmelidir. 
Bu çalışmada faz değiştiren malzeme, kompozit faz değiştiren malzeme, ısı boruları, zorlanmış taşınım ve bunların farklı kombinasyonları ile oluşturulan batarya modüllerinin soğutma performansları farklı çalışma koşullarında ve farklı ortam sıcaklıklarında deneysel düzenekler kurularak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar ise hem kendi aralarında hem de doğal taşınımlı durum ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca doğal taşınımlı durum Ansys programı Fluent modülünde iki farklı model ile sayısal olarak da modellenerek elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Electric vehicles meet their electrical energy needs from the battery systems they contain. The battery provides energy to the electric vehicle engine by meeting the voltage and current values required by it. Batteries release high amounts of heat energy both when being charged after use and when being discharged during use. It is of great importance to keep the working environment temperature within a certain temperature range so that the battery can operate at the highest efficiency, have a long life and not cause loss of life or property. For this reason, the battery system should be thermally managed and not allowed to exceed a certain temperature value. Battery cooling systems must be able to meet the tasks of quickly discharging the heat generated in the battery to the external environment and uniformly distributing the temperature inside the battery.
In this study, the cooling performances of battery modules created with phase change material, composite phase change material, heat pipes, forced convection and their different combinations were examined by setting up experimental setups under different operating conditions and different ambient temperatures. The results obtained were compared both among themselves and with the situation where no cooling was applied. In addition, the situation where no cooling system was applied was modeled numerically with two different models in the Fluent module of the Ansys program and the results obtained were compared.