Elektrikli araçlar için hava soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin tasarımı ve deneysel incelenmesi

Çevre kirliliğinin azaltılması ve çevrenin korunması ile birlikte iklim değişikliğinin en büyük sorunları hafifletilmeye çalışılmaktadır. Çevre kirliliğinin %23'lük kısmı otomotiv sektörüne aittir ve otomotiv sektörü neden olduğu bu kirliliği içten yanmalı motorlar yüzünden gerçekleştirmektedir. Bu sebeple de hem otomotiv üreticileri hem de bilim adamları zararlı emisyonlardan kurtulmak için elektrikli araçların (EA) ve hibrit elektrikli araçların (HEA) geliştirilmesi için büyük çabalar harcamaktadırlar. Batarya paketi elektrikli araç ve hibrit elektrikli araçların en önemli aksamını oluşturmaktadır. Hibrit elektrikli araçların bir kısmı ya da tamamı elektrikle çalışırken elektrikli araçlar tamamen batarya paketi ile çalışır. Enerji ve güç yoğunluğunun yüksek olduğu lityum iyon piller, uzun ömürlü ve çevre dostu olmaları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte düşük ve yüksek sıcaklık değerlerinde performansın düşmesi, pil hücrelerinin dayanıklılığının ve ömrünün tükenmesi, termal kaçaklar nedeniyle oluşan güvenlik riskleri pil paketi için batarya termal yönetim sistemini zorunlu kılmaktadır. Bu tez çalışmasında, silindirik yapıdaki 18 adet lityum iyon pil hücresinden oluşan pil takımı ve üç farklı modelin (arka ve yan tarafların açık olduğu model, arka tarafın açık yan tarafların kapalı olduğu model ve arka tarafın kapalı yan tarafların açık olduğu model) bir arada olduğu hava soğutmalı batarya kutusu tasarlanıp imal edilmiştir. İmal edilen bu yapı ile hava soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin soğutma deneyleri yapılmıştır. Fanın iki farklı hız değerinde (1,088 ve 0,812 hava akış debisi) kullanıldığı deneylerde pil paketinin şarj ve deşarj durumundaki sıcaklık değerleri incelenmiştir. Batarya kutusunun tasarımında hava deliklerinin portatif yapıda tasarlanması, tek batarya kutusunda farklı modellerin bir arada olmasını sağlamıştır. 25 oda koşullarında gerçekleştirilen deneylerde; hava akış hızının artması, pil paketinin sıcaklık dağılımının daha homojenik bir yapıda olmasını, hava giriş alanının artması ise soğutma performansını artırmıştır. Batarya paketinin ortasında yer alan pil hücrelerinin daha çok ısındığı gözlemlenmiştir. Ayrıca hava akışının doğrusal olması batarya paketi içerisindeki sıcaklık dağılımının daha homojen bir yapıda olmasını sağlamıştır. Bu çalışma ile hava soğutmalı batarya termal yönetim sistemi alanında yapılan çalışmalara katkı sağlamak amaçlanmıştır.