बैटरी सिस्टम के लिए थर्मल प्रबंधन समाधान

इसमें कोई संदेह नहीं है कि तापमान कारक का पावर बैटरियों के प्रदर्शन, जीवन और सुरक्षा पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।आम तौर पर, हम उम्मीद करते हैं कि बैटरी प्रणाली 15 ~ 35 ℃ की सीमा में काम करेगी, ताकि सर्वोत्तम बिजली उत्पादन और इनपुट, अधिकतम उपलब्ध ऊर्जा और सबसे लंबे चक्र जीवन को प्राप्त किया जा सके (हालांकि कम तापमान भंडारण कैलेंडर जीवन को बढ़ा सकता है) बैटरी का, लेकिन अनुप्रयोगों में कम तापमान वाले भंडारण का अभ्यास करने का कोई मतलब नहीं है, और बैटरी इस संबंध में लोगों के समान हैं)।

वर्तमान में, पावर बैटरी सिस्टम के थर्मल प्रबंधन को मुख्य रूप से चार श्रेणियों, प्राकृतिक शीतलन, वायु शीतलन, तरल शीतलन और प्रत्यक्ष शीतलन में विभाजित किया जा सकता है।उनमें से, प्राकृतिक शीतलन एक निष्क्रिय थर्मल प्रबंधन विधि है, जबकि वायु शीतलन, तरल शीतलन और प्रत्यक्ष धारा सक्रिय हैं।इन तीनों के बीच मुख्य अंतर ताप विनिमय माध्यम में अंतर है।

· प्राकृतिक शीतलता
फ्री कूलिंग में हीट एक्सचेंज के लिए कोई अतिरिक्त उपकरण नहीं है।उदाहरण के लिए, BYD ने किन, टैंग, सॉन्ग, E6, तेंग्शी और अन्य मॉडलों में प्राकृतिक शीतलन को अपनाया है जो LFP कोशिकाओं का उपयोग करते हैं।यह समझा जाता है कि अनुवर्ती BYD टर्नरी बैटरी का उपयोग करने वाले मॉडलों के लिए तरल शीतलन पर स्विच करेगा।

· हवा ठंडी करना (पीटीसी एयर हीटर)
एयर कूलिंग गर्मी हस्तांतरण माध्यम के रूप में हवा का उपयोग करती है।दो सामान्य प्रकार हैं.पहले को निष्क्रिय वायु शीतलन कहा जाता है, जो ऊष्मा विनिमय के लिए सीधे बाहरी वायु का उपयोग करता है।दूसरा प्रकार सक्रिय एयर कूलिंग है, जो बैटरी सिस्टम में प्रवेश करने से पहले बाहरी हवा को पहले से गर्म या ठंडा कर सकता है।शुरुआती दिनों में, कई जापानी और कोरियाई इलेक्ट्रिक मॉडल एयर-कूल्ड समाधानों का उपयोग करते थे।

· तरल शीतलन
तरल शीतलन में ऊष्मा स्थानांतरण माध्यम के रूप में एंटीफ्ीज़ (जैसे एथिलीन ग्लाइकॉल) का उपयोग किया जाता है।समाधान में आम तौर पर कई अलग-अलग हीट एक्सचेंज सर्किट होते हैं।उदाहरण के लिए, VOLT में एक रेडिएटर सर्किट, एक एयर कंडीशनिंग सर्किट होता है (पीटीसी एयर कंडीशनिंग), और एक पीटीसी सर्किट (पीटीसी कूलेंट हीटर).बैटरी प्रबंधन प्रणाली थर्मल प्रबंधन रणनीति के अनुसार प्रतिक्रिया करती है और समायोजित और स्विच करती है।TESLA मॉडल S में मोटर कूलिंग के साथ श्रृंखला में एक सर्किट है।जब बैटरी को कम तापमान पर गर्म करने की आवश्यकता होती है, तो मोटर कूलिंग सर्किट बैटरी कूलिंग सर्किट के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है, और मोटर बैटरी को गर्म कर सकता है।जब पावर बैटरी उच्च तापमान पर होती है, तो मोटर कूलिंग सर्किट और बैटरी कूलिंग सर्किट को समानांतर में समायोजित किया जाएगा, और दोनों कूलिंग सिस्टम स्वतंत्र रूप से गर्मी को नष्ट कर देंगे।

1. गैस कंडेनसर

2. द्वितीयक संघनित्र

3. सेकेंडरी कंडेनसर पंखा

4. गैस कंडेनसर पंखा

5. एयर कंडीशनर प्रेशर सेंसर (उच्च दबाव पक्ष)

6. एयर कंडीशनर तापमान सेंसर (उच्च दबाव पक्ष)

7. इलेक्ट्रॉनिक एयर कंडीशनर कंप्रेसर

8. एयर कंडीशनर प्रेशर सेंसर (कम दबाव की ओर)

9. एयर कंडीशनर तापमान सेंसर (कम दबाव पक्ष)

10. विस्तार वाल्व (कूलर)

11. विस्तार वाल्व (बाष्पीकरणकर्ता)

· प्रत्यक्ष शीतलन
प्रत्यक्ष शीतलन ताप विनिमय माध्यम के रूप में रेफ्रिजरेंट (चरण बदलने वाली सामग्री) का उपयोग करता है।गैस-तरल चरण संक्रमण प्रक्रिया के दौरान रेफ्रिजरेंट बड़ी मात्रा में गर्मी को अवशोषित कर सकता है।रेफ्रिजरेंट की तुलना में, गर्मी हस्तांतरण दक्षता को तीन गुना से अधिक बढ़ाया जा सकता है, और बैटरी को अधिक तेज़ी से बदला जा सकता है।सिस्टम के अंदर की गर्मी दूर हो जाती है।BMW i3 में डायरेक्ट कूलिंग स्कीम का इस्तेमाल किया गया है।

 

शीतलन दक्षता के अलावा, बैटरी प्रणाली की थर्मल प्रबंधन योजना को सभी बैटरियों के तापमान की स्थिरता पर विचार करने की आवश्यकता है।पैक में सैकड़ों सेल हैं, और तापमान सेंसर हर सेल का पता नहीं लगा सकता है।उदाहरण के लिए, टेस्ला मॉडल एस के एक मॉड्यूल में 444 बैटरियां हैं, लेकिन केवल 2 तापमान पहचान बिंदुओं की व्यवस्था की गई है।इसलिए, थर्मल प्रबंधन डिजाइन के माध्यम से बैटरी को यथासंभव सुसंगत बनाना आवश्यक है।और बैटरी पावर, जीवन और एसओसी जैसे लगातार प्रदर्शन मापदंडों के लिए अच्छी तापमान स्थिरता एक शर्त है।