Elektrikli taşıtlarda yangın güvenliğinin deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ÜMİT ŞENYÜREK
Danışman: Cenk Çelik
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Elektrikli taşıtlarda kullanılan lityum iyon bataryaların başlıca riskleri; kısa vadede ısıyı artıran zincirleme bir kimyasal reaksiyonun neden olduğu yangın ve patlama, toksik gaz salınımıdır. Bu durum Termal Kaçak olarak adlandırılmaktadır. Termal kaçağın nedeni esas olarak aktif malzemelerin ve elektrolitlerin ayrışmasıdır. Bataryanın termal kararsızlığı nedeniyle, oluşan koşullar yangın ve patlama riskini tetikler. Batarya kapasitesini ve enerji yoğunluğunu artırmaya yönelik geliştirme girişimleri de bu riski artırabilir. Bu çalışma, elektrikli taşıt bataryaları üzerinde yapılan deneyler vasıtasıyla üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada termal kaçak mekanizmasının oluşum sebepleri ve aşamalarının gözlemlenmesi amacıyla mekanik etki, yüksek sıcaklığın etkisi ve kısa devre oluşumunun etkileri gözlemlenmiştir. İkinci aşamada termal kaçak zincir reaksiyonunun, sıcaklığın hızlıca azaltılarak durdurulmasına yönelik farklı maddelerin etkilerinin denemeleri yapılmıştır. Son aşamada ise lityum iyon bataryalarda termal kaçak mekanizması başlamadan önce çıkmaya başlayan ve yangın termal kaçak boyunca da devam eden CO, CO2 gaz salınımının sensörler vasıtasıyla izlenmesi ve makine öğrenmesi ile modelleme yapılarak termal kaçak mekanizması zincir reaksiyonu hemen öncesi durumun tahmin edilmesine yönelik modelleme çalışması yapılmıştır. Deneylerden ve makine öğrenimi modellemesinden elde edilecek sonuçlar birleştirilmesi, elektrikli taşıt üreticileri tarafından batarya yangınlarına karşı önleyici bakım düşüncesi ile taşıt bataryasında uygulanması önerilmiştir. Batarya kaynaklı oluşabilecek yangın olaylarının oluşmadan yok edilmesi amacıyla batarya kapalı hücresinin içindeki CO, CO2 gaz salınımının sürekli ölçülmesi, alınan bilgilerin BMS üzerinde makine öğrenmesi ile en verimli modeller kullanılarak sürekli anlık değerlendirilmesi sağlanmalıdır. Bu değerlendirme esnasında batarya üzerinde termal kaçak mekanizması oluşturabilecek bir etki durumunda batarya kapalı hacmi içerisinde basınçlandırılmış olan ve batarya sıcaklığını hızlı azaltacak inorganik tabanlı sıvı vasıtasıyla batarya içerisine boşaltılması vasıtasıyla oluşabilecek mal ve can kayıplarının en aza indirilmesi amacıyla kullanılması önerilmiştir.