नई ऊर्जा वाहनों के लिए लिथियम बैटरी की थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकी पर अनुसंधान

1. नई ऊर्जा वाहनों के लिए लिथियम बैटरी की विशेषताएं

लिथियम बैटरियों में मुख्य रूप से कम स्व-निर्वहन दर, उच्च ऊर्जा घनत्व, उच्च चक्र समय और उपयोग के दौरान उच्च परिचालन दक्षता के फायदे हैं।नई ऊर्जा के लिए मुख्य विद्युत उपकरण के रूप में लिथियम बैटरी का उपयोग एक अच्छा ऊर्जा स्रोत प्राप्त करने के बराबर है।इसलिए, नई ऊर्जा वाहनों के मुख्य घटकों की संरचना में, लिथियम बैटरी सेल से संबंधित लिथियम बैटरी पैक इसका सबसे महत्वपूर्ण मुख्य घटक और बिजली प्रदान करने वाला मुख्य भाग बन गया है।लिथियम बैटरी की कार्य प्रक्रिया के दौरान, आसपास के वातावरण के लिए कुछ आवश्यकताएं होती हैं।प्रायोगिक परिणामों के अनुसार, इष्टतम कार्य तापमान 20°C से 40°C पर रखा जाता है।एक बार जब बैटरी के आसपास का तापमान निर्दिष्ट सीमा से अधिक हो जाता है, तो लिथियम बैटरी का प्रदर्शन बहुत कम हो जाएगा, और सेवा जीवन बहुत कम हो जाएगा।क्योंकि लिथियम बैटरी के आसपास का तापमान बहुत कम है, अंतिम डिस्चार्ज क्षमता और डिस्चार्ज वोल्टेज पूर्व निर्धारित मानक से विचलित हो जाएगा, और तेज गिरावट होगी।

यदि परिवेश का तापमान बहुत अधिक है, तो लिथियम बैटरी के थर्मल रनवे की संभावना काफी बढ़ जाएगी, और आंतरिक गर्मी एक विशिष्ट स्थान पर एकत्रित हो जाएगी, जिससे गर्मी संचय की गंभीर समस्याएं पैदा होंगी।यदि गर्मी के इस हिस्से को सुचारू रूप से निर्यात नहीं किया जा सकता है, तो लिथियम बैटरी के विस्तारित कार्य समय के साथ, बैटरी में विस्फोट होने का खतरा होता है।यह सुरक्षा खतरा व्यक्तिगत सुरक्षा के लिए एक बड़ा खतरा है, इसलिए काम करते समय समग्र उपकरण के सुरक्षा प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए लिथियम बैटरियों को विद्युत चुम्बकीय शीतलन उपकरणों पर निर्भर रहना चाहिए।यह देखा जा सकता है कि जब शोधकर्ता लिथियम बैटरी के तापमान को नियंत्रित करते हैं, तो उन्हें गर्मी निर्यात करने और लिथियम बैटरी के इष्टतम कामकाजी तापमान को नियंत्रित करने के लिए तर्कसंगत रूप से बाहरी उपकरणों का उपयोग करना चाहिए।तापमान नियंत्रण संबंधित मानकों तक पहुंचने के बाद, नई ऊर्जा वाहनों के सुरक्षित ड्राइविंग लक्ष्य को शायद ही कोई खतरा होगा।

2. नई ऊर्जा वाहन पावर लिथियम बैटरी का ताप उत्पादन तंत्र

हालाँकि इन बैटरियों का उपयोग बिजली उपकरणों के रूप में किया जा सकता है, वास्तविक अनुप्रयोग की प्रक्रिया में, उनके बीच अंतर अधिक स्पष्ट होते हैं।कुछ बैटरियों के अधिक नुकसान हैं, इसलिए नई ऊर्जा वाहन निर्माताओं को सावधानी से चयन करना चाहिए।उदाहरण के लिए, लेड-एसिड बैटरी मध्य शाखा के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान करती है, लेकिन इसके संचालन के दौरान आसपास के वातावरण को बहुत नुकसान होगा, और यह क्षति बाद में अपूरणीय होगी।इसलिए, पारिस्थितिक सुरक्षा की रक्षा के लिए, देश ने लेड-एसिड बैटरियों को प्रतिबंधित सूची में शामिल कर दिया है।विकास अवधि के दौरान, निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरियों ने अच्छे अवसर प्राप्त किए हैं, विकास तकनीक धीरे-धीरे परिपक्व हुई है, और अनुप्रयोग का दायरा भी विस्तारित हुआ है।हालाँकि, लिथियम बैटरी की तुलना में, इसके नुकसान थोड़े स्पष्ट हैं।उदाहरण के लिए, सामान्य बैटरी निर्माताओं के लिए निकल-मेटल हाइड्राइड बैटरी की उत्पादन लागत को नियंत्रित करना मुश्किल है।परिणामस्वरूप, बाजार में निकेल-हाइड्रोजन बैटरियों की कीमत ऊंची बनी हुई है।कुछ नए ऊर्जा वाहन ब्रांड जो लागत प्रदर्शन का अनुसरण करते हैं, उन्हें ऑटो पार्ट्स के रूप में उपयोग करने पर शायद ही विचार करेंगे।अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि नी-एमएच बैटरियां लिथियम बैटरियों की तुलना में परिवेश के तापमान के प्रति कहीं अधिक संवेदनशील होती हैं, और उच्च तापमान के कारण आग लगने की संभावना अधिक होती है।कई तुलनाओं के बाद, लिथियम बैटरियां उभरकर सामने आईं और अब नई ऊर्जा वाहनों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।

लिथियम बैटरी नई ऊर्जा वाहनों के लिए शक्ति प्रदान कर सकती है इसका कारण यह है कि उनके सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड में सक्रिय सामग्री होती है।सामग्रियों के निरंतर एम्बेडिंग और निष्कर्षण की प्रक्रिया के दौरान, बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा प्राप्त की जाती है, और फिर ऊर्जा रूपांतरण के सिद्धांत के अनुसार, विद्युत ऊर्जा और गतिज ऊर्जा के आदान-प्रदान के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए, इस प्रकार एक मजबूत शक्ति प्रदान की जाती है। नई ऊर्जा वाहन, कार के साथ चलने के उद्देश्य को प्राप्त कर सकते हैं।उसी समय, जब लिथियम बैटरी सेल एक रासायनिक प्रतिक्रिया से गुजरती है, तो इसमें ऊर्जा रूपांतरण को पूरा करने के लिए गर्मी को अवशोषित करने और गर्मी जारी करने का कार्य होगा।इसके अलावा, लिथियम परमाणु स्थिर नहीं है, यह इलेक्ट्रोलाइट और डायाफ्राम के बीच लगातार घूम सकता है, और ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध होता है।

अब गर्मी भी ठीक से निकलेगी.हालाँकि, नई ऊर्जा वाहनों की लिथियम बैटरी के आसपास का तापमान बहुत अधिक है, जिससे सकारात्मक और नकारात्मक विभाजक आसानी से विघटित हो सकते हैं।इसके अलावा, नई ऊर्जा लिथियम बैटरी की संरचना कई बैटरी पैक से बनी है।सभी बैटरी पैक द्वारा उत्पन्न ऊष्मा एकल बैटरी से कहीं अधिक होती है।जब तापमान पूर्व निर्धारित मूल्य से अधिक हो जाता है, तो बैटरी में विस्फोट होने की अत्यधिक संभावना होती है।

3. बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली की प्रमुख प्रौद्योगिकियां

नई ऊर्जा वाहनों की बैटरी प्रबंधन प्रणाली के लिए, देश और विदेश दोनों ने उच्च स्तर पर ध्यान दिया है, अनुसंधान की एक श्रृंखला शुरू की है, और बहुत सारे परिणाम प्राप्त किए हैं।यह लेख नई ऊर्जा वाहन बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली, बैटरी संतुलन प्रबंधन और इसमें लागू प्रमुख प्रौद्योगिकियों की शेष बैटरी शक्ति के सटीक मूल्यांकन पर केंद्रित होगा।थर्मल प्रबंधन प्रणाली.

3.1 बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली अवशिष्ट शक्ति मूल्यांकन विधि
शोधकर्ताओं ने एसओसी मूल्यांकन में बहुत अधिक ऊर्जा और श्रमसाध्य प्रयासों का निवेश किया है, मुख्य रूप से बड़ी संख्या में सिमुलेशन प्रयोग करने के लिए वैज्ञानिक डेटा एल्गोरिदम जैसे एम्पीयर-घंटे इंटीग्रल विधि, रैखिक मॉडल विधि, तंत्रिका नेटवर्क विधि और कलमन फ़िल्टर विधि का उपयोग किया है।हालाँकि, इस पद्धति के अनुप्रयोग के दौरान गणना संबंधी त्रुटियाँ अक्सर होती हैं।यदि समय रहते त्रुटि को ठीक नहीं किया गया तो गणना परिणामों के बीच का अंतर और भी बड़ा हो जाएगा।इस दोष को दूर करने के लिए, शोधकर्ता आमतौर पर एक-दूसरे को सत्यापित करने के लिए अंशी मूल्यांकन पद्धति को अन्य तरीकों के साथ जोड़ते हैं, ताकि सबसे सटीक परिणाम प्राप्त हो सकें।सटीक डेटा के साथ, शोधकर्ता बैटरी के डिस्चार्ज करंट का सटीक अनुमान लगा सकते हैं।

3.2 बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली का संतुलित प्रबंधन
बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली का संतुलन प्रबंधन मुख्य रूप से पावर बैटरी के प्रत्येक भाग के वोल्टेज और पावर को समन्वयित करने के लिए उपयोग किया जाता है।अलग-अलग हिस्सों में अलग-अलग बैटरियों का उपयोग करने के बाद, बिजली और वोल्टेज अलग-अलग होंगे।इस समय दोनों के बीच के अंतर को खत्म करने के लिए बैलेंस मैनेजमेंट का इस्तेमाल करना चाहिए.असंगति.वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली संतुलन प्रबंधन तकनीक

इसे मुख्य रूप से दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: निष्क्रिय समीकरण और सक्रिय समीकरण।अनुप्रयोग के दृष्टिकोण से, इन दो प्रकार की समानता विधियों द्वारा उपयोग किए जाने वाले कार्यान्वयन सिद्धांत काफी भिन्न हैं।

(1) निष्क्रिय संतुलन।निष्क्रिय समीकरण का सिद्धांत बैटरी की एक स्ट्रिंग के वोल्टेज डेटा के आधार पर, बैटरी की शक्ति और वोल्टेज के बीच आनुपातिक संबंध का उपयोग करता है, और दोनों का रूपांतरण आम तौर पर प्रतिरोध निर्वहन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है: एक उच्च-शक्ति बैटरी की ऊर्जा गर्मी उत्पन्न करती है प्रतिरोध हीटिंग के माध्यम से, फिर ऊर्जा हानि के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए हवा के माध्यम से विलुप्त हो जाएं।हालाँकि, यह समानीकरण विधि बैटरी उपयोग की दक्षता में सुधार नहीं करती है।इसके अलावा, यदि गर्मी अपव्यय असमान है, तो बैटरी ओवरहीटिंग की समस्या के कारण बैटरी थर्मल प्रबंधन के कार्य को पूरा करने में असमर्थ होगी।

(2) सक्रिय संतुलन।सक्रिय संतुलन निष्क्रिय संतुलन का एक उन्नत उत्पाद है, जो निष्क्रिय संतुलन के नुकसान की भरपाई करता है।प्राप्ति सिद्धांत के दृष्टिकोण से, सक्रिय समीकरण का सिद्धांत निष्क्रिय समीकरण के सिद्धांत को संदर्भित नहीं करता है, बल्कि एक पूरी तरह से अलग नई अवधारणा को अपनाता है: सक्रिय समीकरण बैटरी की विद्युत ऊर्जा को गर्मी ऊर्जा में परिवर्तित नहीं करता है और इसे नष्ट कर देता है , ताकि उच्च ऊर्जा स्थानांतरित हो जाए बैटरी से ऊर्जा कम ऊर्जा बैटरी में स्थानांतरित हो जाती है।इसके अलावा, इस प्रकार का संचरण ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन नहीं करता है, और इसमें कम नुकसान, उच्च उपयोग दक्षता और त्वरित परिणाम के फायदे हैं।हालाँकि, शेष प्रबंधन की संरचना संरचना अपेक्षाकृत जटिल है।यदि संतुलन बिंदु को ठीक से नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो इसके अत्यधिक आकार के कारण पावर बैटरी पैक को अपरिवर्तनीय क्षति हो सकती है।संक्षेप में, सक्रिय संतुलन प्रबंधन और निष्क्रिय संतुलन प्रबंधन दोनों के नुकसान और फायदे हैं।विशिष्ट अनुप्रयोगों में, शोधकर्ता लिथियम बैटरी पैक की क्षमता और तारों की संख्या के अनुसार विकल्प चुन सकते हैं।कम क्षमता, कम संख्या वाले लिथियम बैटरी पैक निष्क्रिय इक्वलाइजेशन प्रबंधन के लिए उपयुक्त हैं, और उच्च क्षमता, उच्च संख्या वाले पावर लिथियम बैटरी पैक सक्रिय इक्वलाइजेशन प्रबंधन के लिए उपयुक्त हैं।

3.3 बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली में उपयोग की जाने वाली मुख्य प्रौद्योगिकियाँ
(1) बैटरी की इष्टतम ऑपरेटिंग तापमान सीमा निर्धारित करें।थर्मल प्रबंधन प्रणाली का उपयोग मुख्य रूप से बैटरी के आसपास के तापमान को समन्वयित करने के लिए किया जाता है, इसलिए थर्मल प्रबंधन प्रणाली के अनुप्रयोग प्रभाव को सुनिश्चित करने के लिए, शोधकर्ताओं द्वारा विकसित प्रमुख तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से बैटरी के कामकाजी तापमान को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।जब तक बैटरी का तापमान उचित सीमा के भीतर रखा जाता है, लिथियम बैटरी हमेशा सर्वोत्तम कार्यशील स्थिति में रह सकती है, जिससे नई ऊर्जा वाहनों के संचालन के लिए पर्याप्त शक्ति मिलती है।इस तरह, नई ऊर्जा वाहनों का लिथियम बैटरी प्रदर्शन हमेशा उत्कृष्ट स्थिति में रह सकता है।

(2) बैटरी थर्मल रेंज गणना और तापमान भविष्यवाणी।इस तकनीक में बड़ी संख्या में गणितीय मॉडल गणनाएँ शामिल हैं।वैज्ञानिक बैटरी के अंदर तापमान अंतर प्राप्त करने के लिए संबंधित गणना विधियों का उपयोग करते हैं, और इसे बैटरी के संभावित थर्मल व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए आधार के रूप में उपयोग करते हैं।

(3) ऊष्मा स्थानांतरण माध्यम का चयन।थर्मल प्रबंधन प्रणाली का बेहतर प्रदर्शन गर्मी हस्तांतरण माध्यम की पसंद पर निर्भर करता है।अधिकांश वर्तमान नई ऊर्जा वाहन शीतलन माध्यम के रूप में वायु/शीतलक का उपयोग करते हैं।यह शीतलन विधि संचालित करने में आसान है, विनिर्माण लागत कम है, और बैटरी गर्मी अपव्यय के उद्देश्य को अच्छी तरह से प्राप्त कर सकती है।पीटीसी एयर हीटर/पीटीसी कूलेंट हीटर)

(4) समानांतर वेंटिलेशन और गर्मी अपव्यय संरचना डिजाइन को अपनाएं।लिथियम बैटरी पैक के बीच वेंटिलेशन और गर्मी अपव्यय डिजाइन हवा के प्रवाह का विस्तार कर सकता है ताकि इसे बैटरी पैक के बीच समान रूप से वितरित किया जा सके, जिससे बैटरी मॉड्यूल के बीच तापमान अंतर को प्रभावी ढंग से हल किया जा सके।

(5) पंखा और तापमान माप बिंदु चयन।इस मॉड्यूल में, शोधकर्ताओं ने सैद्धांतिक गणना करने के लिए बड़ी संख्या में प्रयोगों का उपयोग किया, और फिर पंखे की बिजली खपत मूल्यों को प्राप्त करने के लिए द्रव यांत्रिकी विधियों का उपयोग किया।बाद में, शोधकर्ता बैटरी तापमान डेटा को सटीक रूप से प्राप्त करने के लिए सबसे उपयुक्त तापमान माप बिंदु खोजने के लिए परिमित तत्वों का उपयोग करेंगे।