Zorlanmış Hava Soğutma Esaslı Lityum Bazlı Silindirik Bir Batarya Hücresinin Isı Dağılım Performansının Nümerik İncelenmesi

Abstract

Batarya modülünden çekilen güç miktarının artmasıyla batarya hücrelerinin ve dolayısıyla batarya modülünün sıcaklıkları da artmaktadır. Bu durum batarya hücresinde kapasite ve performans kaybına sebep olmaktadır. Bu amaçla, bu çalışmada giriş kısmına fan yerleştirilen bir kanal içerisinde konumlandırılmış silindirik bir LiFeS2 batarya hücresinin 1000 rpm, 2000 rpm ve 3000 rpm olmak üzere üç farklı fan devrinde ve 0.2C, 0.4C, 0.6C ve 0.8C olmak üzere dört farklı deşarj oranında sergilediği termal ve elektriksel performans nümerik olarak incelenmiştir. Nümerik modelleme için ANSYS Fluent paket programı içerisinde yer alan İkili Potansiyel Çok Ölçekli Çok Alanlı (MSMD) batarya modülü kullanılmıştır. Lityum bataryanın termal ve elektriksel karakteristiğinin modellenmesinde Eşdeğer Devre Modeli (ECM) kullanılmıştır. Sonuçlar deşarj oranları açısından değerlendirildiğinde, artan deşarj oranlarıyla batarya sıcaklıklarının da arttığı ve verebildikleri gerilim değerlerinin azaldığı görülmüştür. Ayrıca, deşarj oranın artmasıyla batarya hücresinin stabil olarak sağladığı gerilim süresi de azalmıştır. Bu bağlamda 0.2C deşarj oranında gerilim değeri 1.42 V seviyelerinde stabil bir seyir izlerken, 0.8C’de 0.8V ve 1V arasında değişkenlik göstermiştir. Fan devrinin etkisi incelendiğinde, 0.8C deşarj oranında hesaplama süresi sonunda batarya hücresi üzerinde meydana gelen ortalama sıcaklıklar 1000 rpm durumuna göre karşılaştırıldığında fan devrinin iki katına çıkmasıyla %20.35, üç katına çıkmasıyla %28.56 oranında azalmıştır.