नई ऊर्जा वाहन थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकी उन्नयन की दिशा

बैटरी थर्मल प्रबंधन

बैटरी के कार्य करने की प्रक्रिया के दौरान, तापमान उसके प्रदर्शन पर बहुत अधिक प्रभाव डालता है। यदि तापमान बहुत कम हो जाता है, तो इससे बैटरी की क्षमता और शक्ति में तेज़ी से गिरावट आ सकती है, और यहाँ तक कि बैटरी में शॉर्ट सर्किट भी हो सकता है। बैटरी के थर्मल प्रबंधन का महत्व लगातार बढ़ता जा रहा है क्योंकि तापमान बहुत अधिक होने पर बैटरी विघटित हो सकती है, उसमें जंग लग सकता है, आग लग सकती है या विस्फोट भी हो सकता है। पावर बैटरी का ऑपरेटिंग तापमान उसके प्रदर्शन, सुरक्षा और बैटरी के जीवनकाल को निर्धारित करने वाला एक प्रमुख कारक है। प्रदर्शन की दृष्टि से, बहुत कम तापमान से बैटरी की सक्रियता में कमी आएगी, जिसके परिणामस्वरूप चार्ज और डिस्चार्ज प्रदर्शन में कमी आएगी और बैटरी की क्षमता में तेज़ी से गिरावट आएगी। तुलना से पता चला कि जब तापमान 10°C तक गिर गया, तो बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता सामान्य तापमान की तुलना में 93% थी; हालाँकि, जब तापमान -20°C तक गिर गया, तो बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता सामान्य तापमान की तुलना में केवल 43% थी।

ली जुनकिउ और अन्य शोधकर्ताओं के शोध में बताया गया है कि सुरक्षा की दृष्टि से, यदि तापमान बहुत अधिक हो जाता है, तो बैटरी की दुष्प्रभावात्मक प्रतिक्रियाएँ तेज हो जाती हैं। जब तापमान 60°C के करीब पहुँच जाता है, तो बैटरी के आंतरिक पदार्थ/सक्रिय तत्व विघटित होने लगते हैं, जिससे "तापीय अनियंत्रितता" उत्पन्न होती है और तापमान अचानक बढ़कर 400 से 1000°C तक पहुँच जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आग और विस्फोट हो सकता है। यदि तापमान बहुत कम हो, तो बैटरी की चार्जिंग दर को कम रखना आवश्यक है, अन्यथा इससे बैटरी में लिथियम विघटित हो जाएगा और आंतरिक शॉर्ट सर्किट के कारण आग लग सकती है।

बैटरी की कार्यक्षमता के संदर्भ में, तापमान का प्रभाव महत्वपूर्ण है। कम तापमान पर चार्ज होने वाली बैटरियों में लिथियम का जमाव होने से उनकी चक्रीय कार्यक्षमता कई गुना कम हो जाती है, और उच्च तापमान बैटरी की कैलेंडर कार्यक्षमता और चक्रीय कार्यक्षमता को काफी हद तक प्रभावित करता है। शोध में पाया गया कि जब तापमान 23°C होता है, तो 80% शेष क्षमता वाली बैटरी की कैलेंडर कार्यक्षमता लगभग 6238 दिन होती है, लेकिन जब तापमान बढ़कर 35°C हो जाता है, तो यह लगभग 1790 दिन रह जाती है, और जब तापमान 55°C तक पहुँच जाता है, तो यह घटकर लगभग 6238 दिन से घटकर केवल 272 दिन रह जाती है।

वर्तमान में, लागत और तकनीकी बाधाओं के कारण, बैटरी थर्मल प्रबंधन (बीटीएमएसचालक माध्यमों के उपयोग में एकरूपता नहीं है, और इसे तीन प्रमुख तकनीकी मार्गों में विभाजित किया जा सकता है: वायु शीतलन (सक्रिय और निष्क्रिय), तरल शीतलन और चरण परिवर्तन सामग्री (पीसीएम)। वायु शीतलन अपेक्षाकृत सरल है, इसमें रिसाव का कोई खतरा नहीं है और यह किफायती है। यह एलएफपी बैटरी और छोटी कारों के प्रारंभिक विकास के लिए उपयुक्त है। तरल शीतलन का प्रभाव वायु शीतलन से बेहतर है, लेकिन लागत अधिक है। वायु की तुलना में, तरल शीतलन माध्यम में उच्च विशिष्ट ऊष्मा क्षमता और उच्च ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक की विशेषताएं होती हैं, जो वायु शीतलन की कम दक्षता की तकनीकी कमी को प्रभावी ढंग से पूरा करती हैं। यह वर्तमान में यात्री कारों के अनुकूलन की मुख्य योजना है। झांग फुबिन ने अपने शोध में बताया कि तरल शीतलन का लाभ तीव्र ऊष्मा अपव्यय है, जो बैटरी पैक के एकसमान तापमान को सुनिश्चित कर सकता है, और उच्च ऊष्मा उत्पादन वाले बैटरी पैक के लिए उपयुक्त है; इसके नुकसान उच्च लागत, सख्त पैकेजिंग आवश्यकताएं, तरल रिसाव का खतरा और जटिल संरचना हैं। चरण परिवर्तन सामग्री में ऊष्मा विनिमय दक्षता और लागत दोनों के लाभ हैं, और रखरखाव लागत कम है। वर्तमान तकनीक अभी भी प्रयोगशाला चरण में है। फेज चेंज मैटेरियल्स की थर्मल मैनेजमेंट तकनीक अभी पूरी तरह से विकसित नहीं हुई है, और यह भविष्य में बैटरी थर्मल मैनेजमेंट की सबसे संभावित विकास दिशा है।

कुल मिलाकर, तरल शीतलन वर्तमान में मुख्यधारा की प्रौद्योगिकी है, जिसके मुख्य कारण निम्नलिखित हैं:

(1) एक ओर, वर्तमान मुख्यधारा की उच्च-निकेल त्रिगुणीय बैटरियों की तापीय स्थिरता लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों की तुलना में खराब है, तापीय अपघटन तापमान (अपघटन तापमान, लिथियम आयरन फॉस्फेट के लिए 750 डिग्री सेल्सियस, त्रिगुणीय लिथियम बैटरियों के लिए 300 डिग्री सेल्सियस) कम है, और ऊष्मा उत्पादन अधिक है। दूसरी ओर, बीवाईडी की ब्लेड बैटरी और निंगडे युग की सीटीपी जैसी नई लिथियम आयरन फॉस्फेट अनुप्रयोग प्रौद्योगिकियां मॉड्यूल को समाप्त करती हैं, स्थान उपयोग और ऊर्जा घनत्व में सुधार करती हैं, और बैटरी तापीय प्रबंधन को वायु-शीतलित प्रौद्योगिकी से तरल-शीतलित प्रौद्योगिकी की ओर ले जाती हैं।

(2) सब्सिडी में कमी के मार्गदर्शन और ड्राइविंग रेंज को लेकर उपभोक्ताओं की चिंता से प्रभावित होकर, इलेक्ट्रिक वाहनों की ड्राइविंग रेंज लगातार बढ़ रही है, और बैटरी ऊर्जा घनत्व की आवश्यकताएं भी बढ़ती जा रही हैं। उच्च ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता वाली तरल शीतलन तकनीक की मांग में वृद्धि हुई है।

(3) मॉडल मध्य से उच्च-स्तरीय मॉडलों की दिशा में विकसित हो रहे हैं, जिसमें पर्याप्त लागत बजट, आराम की खोज, कम घटक दोष सहिष्णुता और उच्च प्रदर्शन है, और तरल शीतलन समाधान आवश्यकताओं के अनुरूप अधिक है।

चाहे वह पारंपरिक कार हो या नई ऊर्जा से चलने वाला वाहन, आराम के लिए उपभोक्ताओं की मांग लगातार बढ़ती जा रही है, और कॉकपिट थर्मल मैनेजमेंट तकनीक विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो गई है। शीतलन विधियों के संदर्भ में, सामान्य कंप्रेसर के स्थान पर इलेक्ट्रिक कंप्रेसर का उपयोग किया जाता है, और एयर कंडीशनिंग कूलिंग सिस्टम में आमतौर पर बैटरी का उपयोग किया जाता है। पारंपरिक वाहन मुख्य रूप से स्वैश प्लेट प्रकार को अपनाते हैं, जबकि नई ऊर्जा से चलने वाले वाहन मुख्य रूप से वर्टेक्स प्रकार का उपयोग करते हैं। इस विधि में उच्च दक्षता, हल्का वजन, कम शोर होता है और यह इलेक्ट्रिक ड्राइव ऊर्जा के साथ अत्यधिक अनुकूल है। इसके अलावा, संरचना सरल है, संचालन स्थिर है, और वॉल्यूमेट्रिक दक्षता स्वैश प्लेट प्रकार की तुलना में लगभग 60% अधिक है। तापन विधि के संदर्भ में, पीटीसी हीटिंग का उपयोग किया जाता है।पीटीसी एयर हीटर/पीटीसी शीतलक हीटर) की आवश्यकता होती है, और इलेक्ट्रिक वाहनों में शून्य लागत वाले ताप स्रोतों (जैसे आंतरिक दहन इंजन शीतलक) की कमी होती है।