Elektrikli araçlarda batarya termal yönetim sistemlerinin optimum tasarım

Batarya termal yönetim sistemlerinde sıvı ile soğutma yöntemi etkili bir yöntemdir. Bu çalışmada dört hücreden ve on iki hücreden oluşan iki farklı batarya modülü için içerisinde farklı tip kanal yapısı olan soğutma plakalarının optimum tasarımı üzerine çalışmalar yapılmıştır. Dört hücreden oluşan batarya modülü için içerisinde serpantin kanal olan soğutma plakası tasarlanmış ve serpantin kanalı oluşturan paralel kanal sayısının ve soğutucu akışkan kütlesel debisinin soğutma performansına ve basınç düşümüne etkileri incelenmiştir. Kanal yüksekliği, kanal genişliği ve kütlesel debi tasarım değişkeni olarak belirlenerek LHS yöntemiyle tasarım noktaları oluşturulmuş ve CFD analizleri yapılmıştır. Belirlenen tasarım noktaları arasından en iyi tasarımları belirleyebilmek için GRA yöntemi kullanılmıştır. Önerilen LHS – GRA yöntemiyle ortalama ısı taşınım katsayısından %11.3 ödün vererek basınç düşümü ve kütlesel debide baz tasarıma göre sırasıyla %40.3 ve %4.5 oranında iyileşme sağlanmıştır. On iki hücreli batarya modülü için içerisinden birbirine paralel üç kanal geçen soğutma plakaları tasarlanmıştır. Batarya modülündeki hücreler arasındaki en yüksek sıcaklık farkını ve basınç düşümünü azaltmak adına optimizasyon çalışması yapılmıştır. Kanal yüksekliği, kanal genişliği ve çıkıştaki kanal yüksekliğinin girişteki kanal yüksekliğine oranı tasarım değişkenleri olarak belirlenmiş ve LHS yöntemiyle belirlenen tasarım noktalarında CFD analizleri yapılmıştır. Bu analiz sonuçları kullanılarak RTF yöntemi ile düşük bağıl hataya sahip ve sağlam bir vekil model oluşturulmuştur. Vekil model kullanılarak her bir tasarım değişkeninin soğutma performansına ve basınç düşümüne etkileri ayrı ayrı incelenmiştir. NSGAII, NSGAIII, MOPSO ve CMOPSO yöntemleri ile optimizasyon çalışmaları yapılmış ve bu yöntemlerin performansları karşılaştırılmıştır. CMOPSO yöntemi ile sıcaklık farkında ve basınç düşümünde sırasıyla %30.3 ve %5.3 iyileştirme sağlanmıştır.