पावर बैटरी के तीन प्रमुख ऊष्मा स्थानांतरण माध्यमों की तापीय प्रबंधन प्रणाली का विश्लेषण

नई ऊर्जा वाहनों की प्रमुख तकनीकों में से एक है पावर बैटरी। बैटरी की गुणवत्ता एक ओर तो इलेक्ट्रिक वाहनों की लागत निर्धारित करती है, वहीं दूसरी ओर उनकी ड्राइविंग रेंज को भी प्रभावित करती है। यह स्वीकार्यता और तेजी से अपनाने के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।

पावर बैटरियों की उपयोग विशेषताओं, आवश्यकताओं और अनुप्रयोग क्षेत्रों के अनुसार, देश और विदेश में पावर बैटरियों के अनुसंधान और विकास के प्रकार मोटे तौर पर इस प्रकार हैं: लेड-एसिड बैटरियां, निकेल-कैडमियम बैटरियां, निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरियां, लिथियम-आयन बैटरियां, ईंधन सेल आदि, जिनमें से लिथियम-आयन बैटरियों के विकास पर सबसे अधिक ध्यान दिया जाता है।

पावर बैटरी की ऊष्मा उत्पादन व्यवहार

पावर बैटरी मॉड्यूल के ऊष्मा स्रोत, ऊष्मा उत्पादन दर, बैटरी की ऊष्मा क्षमता और अन्य संबंधित पैरामीटर बैटरी की प्रकृति से घनिष्ठ रूप से जुड़े होते हैं। बैटरी द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा बैटरी की रासायनिक, यांत्रिक और विद्युत प्रकृति और विशेषताओं पर निर्भर करती है, विशेष रूप से विद्युत रासायनिक अभिक्रिया की प्रकृति पर। बैटरी अभिक्रिया में उत्पन्न ऊष्मा ऊर्जा को बैटरी अभिक्रिया ऊष्मा Qr द्वारा व्यक्त किया जा सकता है; विद्युत रासायनिक ध्रुवीकरण के कारण बैटरी का वास्तविक वोल्टेज उसके संतुलन विद्युत प्रेरक बल से विचलित हो जाता है, और बैटरी ध्रुवीकरण के कारण होने वाली ऊर्जा हानि को Qp द्वारा व्यक्त किया जाता है। अभिक्रिया समीकरण के अनुसार होने वाली बैटरी अभिक्रिया के अलावा, कुछ सह-अभिक्रियाएँ भी होती हैं। विशिष्ट सह-अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रोलाइट का अपघटन और बैटरी का स्वतः निर्वहन शामिल हैं। इस प्रक्रिया में उत्पन्न सह-अभिक्रिया ऊष्मा Qs है। इसके अतिरिक्त, क्योंकि किसी भी बैटरी में अनिवार्य रूप से प्रतिरोध होता है, इसलिए धारा प्रवाहित होने पर जूल ऊष्मा Qj उत्पन्न होती है। अतः, बैटरी की कुल ऊष्मा निम्नलिखित पहलुओं की ऊष्मा का योग है: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj।

चार्जिंग (डिस्चार्जिंग) प्रक्रिया के आधार पर, बैटरी में ऊष्मा उत्पन्न करने वाले मुख्य कारक भी भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, सामान्य चार्जिंग के दौरान, Qj प्रमुख कारक होता है; और चार्जिंग के बाद के चरणों में, इलेक्ट्रोलाइट के विघटन के कारण, साइड रिएक्शन होने लगते हैं (साइड रिएक्शन से उत्पन्न ऊष्मा Qs होती है)। जब बैटरी लगभग पूरी तरह चार्ज हो जाती है या ओवरचार्ज हो जाती है, तो मुख्य रूप से इलेक्ट्रोलाइट का विघटन होता है, जहाँ Qj प्रमुख होता है। जूल ऊष्मा Qj करंट और प्रतिरोध पर निर्भर करती है। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली चार्जिंग विधि स्थिर करंट पर की जाती है, और इस समय Qj का मान विशिष्ट होता है। हालांकि, स्टार्ट-अप और एक्सेलरेशन के दौरान, करंट अपेक्षाकृत अधिक होता है। HEV के लिए, यह दसियों एम्पीयर से लेकर सैकड़ों एम्पीयर तक के करंट के बराबर होता है। इस समय, जूल ऊष्मा Qj बहुत अधिक होती है और बैटरी से ऊष्मा निकलने का मुख्य स्रोत बन जाती है।

थर्मल प्रबंधन नियंत्रणीयता के परिप्रेक्ष्य से, थर्मल प्रबंधन प्रणालियाँ (एचवीएचऊष्मा स्थानांतरण माध्यम के परिप्रेक्ष्य से, तापीय प्रबंधन प्रणालियों को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: सक्रिय और निष्क्रिय। वायु-शीतित (पीटीसी एयर हीटर), शीतल तरल(पीटीसी शीतलक हीटर), और चरण-परिवर्तन तापीय भंडारण।