Thermal modeling of lithium ion batteries
Lityum iyon pillerin ısıl modellemesi
- Tez No: 465277
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR EKİCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, doğal taşınım altındaki bir lityum iyon bataryanın ısıl davranışının benzetimi için, probleme özel deneysel yöntemlerle birlikte, 3 boyutlu bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği modeli (ANSYS Fluent 14.5 hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı kullanılarak) geliştirilmiştir. Bu model, pilin içindeki ısı iletimini ve pilin etrafındaki bütün akış alanını çözebilmektedir. Ayrıca, ana model yapısına –literatürde sıkça kullanılan- bir pil ısı üretim modelinin de yerleştirilmesiyle pilin içerisindeki ısı üretimi doğrudan model içinde hesaplanabilmektedir. Geliştirilen model, ısıl açıdan tam kestirim gücüne sahip olduğu için pilin boşaltılması sırasında pil sıcaklığını sadece elektriksel performans verilerini kullanarak hesaplayabilmektedir. Bu model kullanılarak pilin geniş ölçekli ısılfiziksel özelliklerindeki değişimin ve ısı üretimi alt modelinde kullanılan entropik terimin, pilin ısıl benzetimine etkisi detaylı bir şekilde incelenmiştir. Sonuçlar göstermiştir ki, özgül ısı, benzetim hesaplarını etkileyen çok önemli bir unsurken, ısıl iletkenlik, sonuçlar üzerinde sadece kısıtlı bir etkiye sahiptir. Diğer taraftan entropik terim kullanılmadan koşulan benzetimlerde de deney verilerine oldukça yakın sonuçlar elde edilmiştir. Geliştirilen modelde koşulan benzetimlerde hesaplanan pil yüzey sıcaklıklarının, deneysel verilerle arasındaki fark -pilin kullanım geçmişine bağlı kalmaksızın- 3 ⁰C'den daha azdır. Geliştirilen model daha ileri seviyelerde değişik paketleme düzenleri içerisinde bulunan pillerin doğal veya zorlamalı taşınım altında ısıl davranışlarının incelenmesi ve benzetimi için de kullanılabilecek potansiyele sahiptir.
Özet (Çeviri)
In this study, a 3-D computational fluid dynamics model (based on ANSYS Fluent 14.5 CFD program) was developed along with a problem specific experimental procedure for investigating the thermal behavior of lithium ion batteries under natural convection. The model solves the complete flow field around the battery as well as conduction inside the battery using heat generation model widely used in the literature. The model is thermally fully predictive so it requires only electrical performance parameters of the battery to calculate its temperature during discharging. Using the model, detailed investigation of the effects of the variation of the macro-scale thermophysical properties and the entropic term of the heat generation model was carried out. Results show that specific heat is a critical property that has a significant impact on the simulation results, whereas thermal conductivity has relatively minor importance. Moreover, the experimental data can be successfully predicted without taking the entropic term into account in the calculation of the heat generation. The difference between the experimental and predicted battery surface temperature was less than 3 ⁰C for all discharge rates and regardless of the usage history of the battery. The developed model has the potential to be used for the investigation of the thermal behavior of Li-Ion batteries in different packaging configurations under natural and forced convection.
Benzer Tezler
- Thermal behavior of lithium-ion batteries under normal and abuse operating conditions
Lityum iyon pillerin olağan ve olağan dışı çalışma şartlarındaki ısıl davranışı
TANILAY ÖZDEMİR
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR EKİCİ
PROF. DR. MURAT KÖKSAL
- Thermal modeling and verification of a pouch-type lithium-ion cell using equivalent circuit modeling and machine learning
Eşdeğer devre modellemesi ve makine öğrenmesi kullanarak kese tipi lityum-iyon hücresinin termal modellemesi ve doğrulaması
BELFUN ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖZGÜN YÜCEL
- Physics based modeling of lithium-ion batteries for electrified vehicle simulations
Elektrikli araç simulasyonu için lityum-iyon bataryanın fiziksel modellenmesi
ECE KURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUĞÇE YÜKSEL BEDİZ
- Farklı geometri ve farklı dizilişlere sahip lityum iyon pillerden oluşan batarya sistemlerinde ısıl analiz
Thermal analysis of battery systems consisting of lithium ion batteries with different geometry and different arrangements
BÜŞRA NAMALDI KÖMÜRCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiErciyes ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLŞAH ELDEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET ÇELİK
- Lityum-iyon pilinin farklı deşarj hızlarında termal davranışının matematiksel modellenmesi
Mathematical modeling of the thermal behavior of a lithium-ion battery at different discharge rates
BURÇİN ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN DEMİRAL
DOÇ. DR. UĞUR MORALI