पॉवर बॅटरी उष्णता हस्तांतरण माध्यमाच्या थर्मल व्यवस्थापन प्रणालीचे विश्लेषण

नवीन ऊर्जा वाहनांच्या प्रमुख तंत्रज्ञानांपैकी एक म्हणजे पॉवर बॅटरी.बॅटरीची गुणवत्ता एकीकडे इलेक्ट्रिक वाहनांची किंमत आणि दुसरीकडे इलेक्ट्रिक वाहनांची ड्रायव्हिंग श्रेणी निर्धारित करते.स्वीकृती आणि जलद दत्तक घेण्यासाठी मुख्य घटक.

पॉवर बॅटरीच्या वापराच्या वैशिष्ट्यांनुसार, गरजा आणि वापराच्या फील्डनुसार, देश-विदेशातील पॉवर बॅटरीचे संशोधन आणि विकास प्रकार अंदाजे आहेत: लीड-ऍसिड बॅटरी, निकेल-कॅडमियम बॅटरी, निकेल-मेटल हायड्राइड बॅटरी, लिथियम-आयन बॅटरी, इंधन पेशी, इ, ज्यामध्ये लिथियम-आयन बॅटरीच्या विकासाकडे सर्वाधिक लक्ष दिले जाते.

पॉवर बॅटरी उष्णता निर्मिती वर्तन

उष्णता स्त्रोत, उष्णता निर्मिती दर, बॅटरीची उष्णता क्षमता आणि पॉवर बॅटरी मॉड्यूलचे इतर संबंधित पॅरामीटर्स बॅटरीच्या स्वरूपाशी जवळून संबंधित आहेत.बॅटरीद्वारे सोडलेली उष्णता रासायनिक, यांत्रिक आणि विद्युतीय स्वरूपावर आणि बॅटरीच्या वैशिष्ट्यांवर, विशेषत: इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियाच्या स्वरूपावर अवलंबून असते.बॅटरीच्या प्रतिक्रियेत निर्माण होणारी उष्णता उर्जा ही बॅटरी प्रतिक्रिया उष्णता Qr द्वारे व्यक्त केली जाऊ शकते;इलेक्ट्रोकेमिकल ध्रुवीकरणामुळे बॅटरीचा वास्तविक व्होल्टेज त्याच्या समतोल इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्तीपासून विचलित होतो आणि बॅटरीच्या ध्रुवीकरणामुळे होणारी ऊर्जा हानी Qp द्वारे व्यक्त केली जाते.प्रतिक्रिया समीकरणानुसार पुढे जाणाऱ्या बॅटरीच्या प्रतिक्रियेव्यतिरिक्त, काही साइड रिॲक्शन देखील आहेत.ठराविक साइड रिॲक्शनमध्ये इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन आणि बॅटरी स्व-डिस्चार्ज यांचा समावेश होतो.या प्रक्रियेत निर्माण होणारी साइड रिॲक्शन उष्णता Qs आहे.याशिवाय, कोणत्याही बॅटरीला अपरिहार्यपणे प्रतिरोधकता असल्याने, विद्युत् प्रवाह निघून गेल्यावर ज्युल हीट क्यूजे निर्माण होईल.म्हणून, बॅटरीची एकूण उष्णता ही खालील बाबींच्या उष्णतेची बेरीज आहे: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.

विशिष्ट चार्जिंग (डिस्चार्जिंग) प्रक्रियेवर अवलंबून, बॅटरीला उष्णता निर्माण करणारे मुख्य घटक देखील भिन्न आहेत.उदाहरणार्थ, जेव्हा बॅटरी सामान्यपणे चार्ज केली जाते, तेव्हा Qr हा प्रमुख घटक असतो;आणि बॅटरी चार्जिंगच्या नंतरच्या टप्प्यात, इलेक्ट्रोलाइटच्या विघटनामुळे, साइड रिॲक्शन होऊ लागतात (साइड रिॲक्शन हीट म्हणजे Qs), जेव्हा बॅटरी जवळजवळ पूर्ण चार्ज होते आणि जास्त चार्ज होते, तेव्हा प्रामुख्याने इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन होते, जिथे Qs वरचढ होते. .जौल उष्णता Qj विद्युत् प्रवाह आणि प्रतिकार यावर अवलंबून असते.सामान्यतः वापरलेली चार्जिंग पद्धत स्थिर प्रवाह अंतर्गत चालते, आणि यावेळी Qj हे एक विशिष्ट मूल्य आहे.तथापि, स्टार्ट-अप आणि प्रवेग दरम्यान, वर्तमान तुलनेने जास्त आहे.HEV साठी, हे दहापट अँपिअर ते शेकडो अँपिअरच्या विद्युत् प्रवाहाच्या समतुल्य आहे.यावेळी, जौल हीट Qj खूप मोठी आहे आणि बॅटरी उष्णता सोडण्याचे मुख्य स्त्रोत बनते.

थर्मल मॅनेजमेंट कंट्रोलेबिलिटीच्या दृष्टीकोनातून, थर्मल मॅनेजमेंट सिस्टम्स दोन प्रकारांमध्ये विभागल्या जाऊ शकतात: सक्रिय आणि निष्क्रिय.उष्णता हस्तांतरण माध्यमाच्या दृष्टीकोनातून, थर्मल व्यवस्थापन प्रणालींमध्ये विभागले जाऊ शकते: एअर-कूल्ड, लिक्विड-कूल्ड आणि फेज-चेंज थर्मल स्टोरेज.

उष्णता हस्तांतरण माध्यम म्हणून हवेसह थर्मल व्यवस्थापन

उष्णता हस्तांतरण माध्यमाचा थर्मल व्यवस्थापन प्रणालीच्या कार्यक्षमतेवर आणि खर्चावर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.उष्णता हस्तांतरण माध्यम म्हणून हवेचा वापर म्हणजे हवेचा थेट परिचय करून देणे जेणेकरुन ती बॅटरी मॉड्युलमधून वाहते ज्यामुळे उष्णता नष्ट होण्याचा उद्देश साध्य होतो.साधारणपणे, पंखे, इनलेट आणि आउटलेट वेंटिलेशन आणि इतर घटक आवश्यक असतात.
हवेच्या सेवनाच्या विविध स्त्रोतांनुसार, सामान्यतः खालील प्रकार आहेत:
1 बाहेरील हवेच्या वेंटिलेशनसह निष्क्रिय कूलिंग
2. पॅसेंजर कंपार्टमेंट एअर वेंटिलेशनसाठी पॅसिव्ह कूलिंग/हीटिंग
3. बाहेरील किंवा प्रवाशांच्या डब्यातील हवा सक्रियपणे थंड करणे/गरम करणे
निष्क्रिय प्रणालीची रचना तुलनेने सोपी आहे आणि विद्यमान वातावरणाचा थेट वापर करते.उदाहरणार्थ, जर हिवाळ्यात बॅटरी गरम करण्याची गरज असेल, तर प्रवाशांच्या डब्यातील गरम वातावरणाचा वापर हवा श्वास घेण्यासाठी केला जाऊ शकतो.गाडी चालवताना बॅटरीचे तापमान खूप जास्त असल्यास आणि प्रवाशांच्या डब्यातील हवेचा कूलिंग इफेक्ट चांगला नसल्यास, थंड होण्यासाठी बाहेरून थंड हवा आत घेतली जाऊ शकते.

सक्रिय प्रणालीसाठी, हीटिंग किंवा कूलिंग फंक्शन्स प्रदान करण्यासाठी आणि बॅटरीच्या स्थितीनुसार स्वतंत्रपणे नियंत्रित करण्यासाठी एक स्वतंत्र प्रणाली स्थापित करणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे ऊर्जेचा वापर आणि वाहनाची किंमत देखील वाढते.विविध प्रणालींची निवड प्रामुख्याने बॅटरीच्या वापराच्या आवश्यकतांवर अवलंबून असते.

उष्णता हस्तांतरण माध्यम म्हणून द्रव सह थर्मल व्यवस्थापन

माध्यम म्हणून द्रवासह उष्णता हस्तांतरणासाठी, संवहन आणि उष्णता वाहक स्वरूपात अप्रत्यक्ष गरम आणि शीतकरण आयोजित करण्यासाठी मॉड्यूल आणि द्रव माध्यम, जसे की वॉटर जॅकेट यांच्यामध्ये उष्णता हस्तांतरण संप्रेषण स्थापित करणे आवश्यक आहे.उष्णता हस्तांतरण माध्यम पाणी, इथिलीन ग्लायकोल किंवा अगदी रेफ्रिजरंट असू शकते.डायलेक्ट्रिकच्या द्रवामध्ये खांबाचा तुकडा बुडवून थेट उष्णता हस्तांतरण देखील होते, परंतु शॉर्ट सर्किट टाळण्यासाठी इन्सुलेशन उपाय करणे आवश्यक आहे.

पॅसिव्ह लिक्विड कूलिंगमध्ये सामान्यत: द्रव-सभोवतालच्या वायु उष्णता विनिमयाचा वापर होतो आणि नंतर दुय्यम उष्णता विनिमयासाठी बॅटरीमध्ये कोकूनचा परिचय होतो, तर सक्रिय कूलिंग प्राथमिक शीतकरण प्राप्त करण्यासाठी इंजिन कूलंट-द्रव मध्यम हीट एक्सचेंजर्स किंवा इलेक्ट्रिक हीटिंग/थर्मल ऑइल हीटिंगचा वापर करते.पॅसेंजर केबिन एअर/वातानुकूलित रेफ्रिजरंट-लिक्विड माध्यमासह गरम, प्राथमिक कूलिंग.
माध्यम म्हणून हवा आणि द्रव असलेल्या थर्मल मॅनेजमेंट सिस्टमला पंखे, पाण्याचे पंप, हीट एक्सचेंजर्स, हीटर्सची आवश्यकता असते (पीटीसी एअर हीटर) रचना खूप मोठी आणि गुंतागुंतीची बनवण्यासाठी पाइपलाइन आणि इतर उपकरणे, आणि बॅटरी ऊर्जा देखील वापरते, ॲरे बॅटरीची उर्जा घनता आणि ऊर्जा घनता कमी केली जाते.
(पीटीसी शीतलकहीटर) वॉटर-कूल्ड बॅटरी कूलिंग सिस्टम कूलंट (50% वॉटर/50% इथिलीन ग्लायकोल) वापरते ज्यामुळे बॅटरी कूलरद्वारे एअर कंडिशनिंग रेफ्रिजरंट सिस्टममध्ये उष्णता हस्तांतरित केली जाते आणि नंतर कंडेन्सरद्वारे वातावरणात जाते.बॅटरी कूलरद्वारे उष्णता एक्सचेंज केल्यानंतर आयात केलेले पाण्याचे तापमान कमी तापमानापर्यंत पोहोचणे सोपे आहे आणि बॅटरी सर्वोत्तम कार्यरत तापमान श्रेणीवर ऑपरेट करण्यासाठी समायोजित केली जाऊ शकते;प्रणालीचे तत्त्व आकृतीमध्ये दर्शविले आहे.रेफ्रिजरंट सिस्टमच्या मुख्य घटकांमध्ये हे समाविष्ट आहे: कंडेन्सर, इलेक्ट्रिक कॉम्प्रेसर, बाष्पीभवन, स्टॉप वाल्वसह विस्तार वाल्व, बॅटरी कूलर (स्टॉप वाल्वसह विस्तार वाल्व) आणि वातानुकूलन पाईप्स इ.;कूलिंग वॉटर सर्किटमध्ये हे समाविष्ट आहे:इलेक्ट्रिक वॉटर पंप, बॅटरी (कूलिंग प्लेट्ससह), बॅटरी कुलर, पाण्याचे पाईप्स, विस्तार टाक्या आणि इतर उपकरणे.