नई ऊर्जा वाहनों के मुख्य शक्ति स्रोत के रूप में, पावर बैटरी का इनमें बहुत महत्व है। वाहन के वास्तविक उपयोग के दौरान, बैटरी को जटिल और परिवर्तनशील कार्य परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है।
कम तापमान पर लिथियम-आयन बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है और क्षमता घट जाती है। अत्यधिक गंभीर स्थिति में, इलेक्ट्रोलाइट जम जाता है और बैटरी डिस्चार्ज नहीं हो पाती। बैटरी सिस्टम का कम तापमान पर प्रदर्शन बुरी तरह प्रभावित होता है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रिक वाहनों की पावर आउटपुट क्षमता कम हो जाती है और रेंज घट जाती है। कम तापमान की स्थिति में नई ऊर्जा वाहनों को चार्ज करते समय, सामान्य बीएमएस (BMS) पहले बैटरी को उपयुक्त तापमान तक गर्म करता है। यदि इसे ठीक से नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो इससे अचानक वोल्टेज ओवरचार्ज हो सकता है, जिससे आंतरिक शॉर्ट सर्किट हो सकता है और आगे चलकर धुआं, आग या विस्फोट भी हो सकता है।
उच्च तापमान पर, यदि चार्जर का नियंत्रण विफल हो जाता है, तो बैटरी के अंदर तीव्र रासायनिक प्रतिक्रिया हो सकती है और अत्यधिक गर्मी उत्पन्न हो सकती है। यदि गर्मी बैटरी के अंदर तेजी से जमा हो जाती है और उसे निकलने का समय नहीं मिलता है, तो बैटरी से रिसाव, गैस निकलना, धुआं निकलना आदि हो सकता है। गंभीर मामलों में, बैटरी में भीषण आग लग सकती है और विस्फोट हो सकता है।
बैटरी थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम (BTMS) बैटरी प्रबंधन प्रणाली का मुख्य कार्य है। बैटरी के थर्मल प्रबंधन में मुख्य रूप से शीतलन, तापन और तापमान समतुल्यीकरण शामिल हैं। शीतलन और तापन कार्यों को मुख्य रूप से बाहरी परिवेश के तापमान के बैटरी पर पड़ने वाले संभावित प्रभाव के अनुसार समायोजित किया जाता है। तापमान समतुल्यीकरण का उपयोग बैटरी पैक के भीतर तापमान अंतर को कम करने और बैटरी के किसी विशेष भाग के अत्यधिक गर्म होने से होने वाली तीव्र क्षति को रोकने के लिए किया जाता है। एक बंद-लूप विनियमन प्रणाली में ऊष्मा-संचालन माध्यम, मापन और नियंत्रण इकाई तथा तापमान नियंत्रण उपकरण शामिल होते हैं, ताकि पावर बैटरी उपयुक्त तापमान सीमा के भीतर कार्य कर सके और अपनी इष्टतम उपयोग स्थिति को बनाए रख सके, जिससे बैटरी प्रणाली का प्रदर्शन और जीवनकाल सुनिश्चित हो सके।
1. ऊष्मीय प्रबंधन प्रणाली का "V" मॉडल विकास मोड
पावर बैटरी सिस्टम के एक घटक के रूप में, थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम को भी ऑटोमोटिव उद्योग के "V" मॉडल विकास मॉडल के अनुसार विकसित किया गया है। सिमुलेशन टूल्स और बड़ी संख्या में परीक्षण सत्यापन की सहायता से ही विकास दक्षता में सुधार, विकास लागत में बचत और गारंटी प्रणाली में सुधार संभव हो पाता है। विश्वसनीयता, सुरक्षा और दीर्घायु सुनिश्चित की जाती है।
थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम के विकास का निम्न "V" मॉडल है। सामान्यतः, इस मॉडल में दो अक्ष होते हैं, एक क्षैतिज और एक ऊर्ध्वाधर: क्षैतिज अक्ष में अग्रगामी विकास की चार मुख्य रेखाएँ और पश्चगामी सत्यापन की एक मुख्य रेखा शामिल होती है, और अग्रगामी विकास में पश्चगामी क्लोज्ड-लूप सत्यापन को ध्यान में रखा जाता है; ऊर्ध्वाधर अक्ष में तीन स्तर होते हैं: घटक, उपप्रणाली और प्रणाली।
बैटरी का तापमान सीधे तौर पर उसकी सुरक्षा को प्रभावित करता है, इसलिए बैटरी के थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम का डिज़ाइन और अनुसंधान बैटरी सिस्टम के डिज़ाइन में सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है। बैटरी सिस्टम के थर्मल मैनेजमेंट डिज़ाइन और सत्यापन को बैटरी थर्मल मैनेजमेंट डिज़ाइन प्रक्रिया, बैटरी थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम और उसके घटकों के प्रकार, थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम घटकों के चयन और थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम के प्रदर्शन मूल्यांकन के अनुसार सख्ती से किया जाना चाहिए, ताकि बैटरी के प्रदर्शन और सुरक्षा को सुनिश्चित किया जा सके।
1. ऊष्मीय प्रबंधन प्रणाली की आवश्यकताएँ। वाहन के उपयोग वातावरण, वाहन की परिचालन स्थितियों और बैटरी सेल के तापमान सीमा जैसे डिज़ाइन इनपुट मापदंडों के अनुसार, ऊष्मीय प्रबंधन प्रणाली के लिए बैटरी प्रणाली की आवश्यकताओं को स्पष्ट करने हेतु मांग विश्लेषण किया जाता है; आवश्यकता विश्लेषण के आधार पर ऊष्मीय प्रबंधन प्रणाली के कार्यों और प्रणाली के डिज़ाइन लक्ष्यों का निर्धारण किया जाता है। इन डिज़ाइन लक्ष्यों में मुख्य रूप से बैटरी सेल के तापमान का नियंत्रण, बैटरी सेल के बीच तापमान अंतर, प्रणाली की ऊर्जा खपत और लागत शामिल हैं।
2. ऊष्मीय प्रबंधन प्रणाली का ढांचा। प्रणाली की आवश्यकताओं के अनुसार, प्रणाली को शीतलन उपप्रणाली, तापन उपप्रणाली, ऊष्मीय इन्सुलेशन उपप्रणाली और ऊष्मीय अपवाह अवरोधन (टीआरओ) उपप्रणाली में विभाजित किया गया है, और प्रत्येक उपप्रणाली की डिजाइन आवश्यकताओं को परिभाषित किया गया है। साथ ही, प्रणाली डिजाइन को प्रारंभिक रूप से सत्यापित करने के लिए सिमुलेशन विश्लेषण किया जाता है। उदाहरण के लिए,पीटीसी कूलर हीटर, पीटीसी एयर हीटर, इलेक्ट्रॉनिक वाटर पंप, वगैरह।
3. उपप्रणाली डिजाइन, सबसे पहले सिस्टम डिजाइन के अनुसार प्रत्येक उपप्रणाली के डिजाइन लक्ष्य को निर्धारित करें, और फिर प्रत्येक उपप्रणाली के लिए बारी-बारी से विधि चयन, योजना डिजाइन, विस्तृत डिजाइन और सिमुलेशन विश्लेषण और सत्यापन करें।
4. पुर्जों का डिज़ाइन: सबसे पहले उपप्रणाली डिज़ाइन के अनुसार पुर्जों के डिज़ाइन उद्देश्यों को निर्धारित करें, और फिर विस्तृत डिज़ाइन और सिमुलेशन विश्लेषण करें।
5. पुर्जों का निर्माण और परीक्षण, पुर्जों का निर्माण और परीक्षण एवं सत्यापन।
6. उपप्रणाली एकीकरण और सत्यापन, उपप्रणाली एकीकरण और परीक्षण सत्यापन के लिए।
7. सिस्टम एकीकरण और परीक्षण, सिस्टम एकीकरण और परीक्षण सत्यापन।
पोस्ट करने का समय: 02 जून 2023
