Investigation of the Effect of Air Inlet Position and Velocity on Battery Cooling Performance in Electric Vehicles

Abstract

Bu çalışmada, hava giriş konumu ve hızının, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) simülasyonları kullanılarak elektrikli araçlarda (EA'lar) nikel-metal hidrür (Ni-MH) batarya paketinin soğutma performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. EA'lara olan talebin artması, araçların güvenliğini sağlamak için gelişmiş batarya soğutma performansına ihtiyaç duyulmasına neden olmuştur. Ni-MH batarya takımının soğutma performansı, batarya takımının 0 ila 60 mm arasında değişen giriş konumları ve sabit çıkış konumu ile hem U hem de Z kanalı geometrilerinde analiz edilmiştir. Hava giriş hızları 2 ila 6 m/s arasında değişmektedir. Sonuçlar, hava giriş konumu arttıkça sıcaklık değerlerinin düştüğünü, ancak 30 mm'lik giriş konumundan sonra düşüşün önemsiz hale geldiğini göstermektedir. Bu, hava akışını batarya takımını tamamen dolaştırmaya ve ısı transfer hızını artırmaya yönlendirmenin, hızı artırmaktan daha etkili olduğunu göstermektedir. En iyi soğutma performansının sırasıyla 316,86-327,75 K ve 316,27-317,46 K sıcaklık değerleri ile hem U hem de Z tipi kanallar için, 30 ve 60 mm giriş konumunda ve 6 m/s hızında olduğu bulunmuştur. Ek olarak, Z-tipi kanalın U-tipi kanaldan yaklaşık %6 daha fazla ısıyı dağıttığı görülmüştür. Çalışmanın sonuçları, EA’larda batarya ısıl yönetim sistemlerinin (BIYS) enerji verimliliğini artırmak için kullanılabilir. Havayı daha düşük hızlarda yönlendirerek, soğutma sisteminin enerji tüketimi azaltılabilir ve gerekli soğutma performansı korunabilir. Bu, sonuçta EA'ların menzilinin artmasına ve performansının gelişmesine yol açacaktır. Ek olarak, çalışma aynı zamanda EA’larda soğutma performansını optimize etmek ve araçların genel enerji verimliliğini artırmak için kullanılabilecek batarya paketi düzeninin tasarımı hakkında da fikir vermektedir.