नवीन ऊर्जा वाहनांमधील प्रमुख तंत्रज्ञानांपैकी एक म्हणजे पॉवर बॅटरी. बॅटरीची गुणवत्ता एकीकडे इलेक्ट्रिक वाहनांची किंमत आणि दुसरीकडे त्यांची ड्रायव्हिंग रेंज ठरवते. स्वीकृती आणि जलद अवलंबनासाठी हा एक महत्त्वाचा घटक आहे.
पॉवर बॅटरीच्या वापराची वैशिष्ट्ये, आवश्यकता आणि अनुप्रयोग क्षेत्रांनुसार, देश-विदेशातील पॉवर बॅटरीचे संशोधन आणि विकासाचे प्रकार साधारणपणे असे आहेत: लेड-ऍसिड बॅटरी, निकेल-कॅडमियम बॅटरी, निकेल-मेटल हायड्राइड बॅटरी, लिथियम-आयन बॅटरी, फ्युएल सेल इत्यादी, ज्यापैकी लिथियम-आयन बॅटरीच्या विकासाकडे सर्वाधिक लक्ष दिले जात आहे.
पॉवर बॅटरीच्या उष्णता निर्मितीची वर्तणूक
पॉवर बॅटरी मॉड्यूलचा उष्णता स्रोत, उष्णता निर्मितीचा दर, बॅटरीची उष्णता क्षमता आणि इतर संबंधित पॅरामीटर्स हे बॅटरीच्या स्वरूपाशी जवळून संबंधित आहेत. बॅटरीमधून बाहेर पडणारी उष्णता ही बॅटरीच्या रासायनिक, यांत्रिक आणि विद्युत स्वरूपावर आणि वैशिष्ट्यांवर, विशेषतः विद्युत रासायनिक अभिक्रियेच्या स्वरूपावर अवलंबून असते. बॅटरी अभिक्रियेमध्ये निर्माण होणारी उष्णता ऊर्जा बॅटरी अभिक्रिया उष्णता Qr द्वारे व्यक्त केली जाऊ शकते; विद्युत रासायनिक ध्रुवीकरणामुळे बॅटरीचा प्रत्यक्ष व्होल्टेज त्याच्या समतोल विद्युत-प्रेरक शक्तीपासून विचलित होतो आणि बॅटरी ध्रुवीकरणामुळे होणारी ऊर्जेची हानी Qp द्वारे व्यक्त केली जाते. अभिक्रिया समीकरणानुसार होणाऱ्या बॅटरी अभिक्रियेव्यतिरिक्त, काही उप-अभिक्रिया देखील होतात. इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन आणि बॅटरीचा स्व-डिस्चार्ज या सामान्य उप-अभिक्रिया आहेत. या प्रक्रियेत निर्माण होणारी उप-अभिक्रिया उष्णता Qs आहे. याव्यतिरिक्त, कोणत्याही बॅटरीमध्ये अपरिहार्यपणे रोध असल्यामुळे, विद्युत प्रवाह वाहत असताना जूल उष्णता Qj निर्माण होते. म्हणून, बॅटरीची एकूण उष्णता ही खालील बाबींच्या उष्णतेची बेरीज आहे: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
विशिष्ट चार्जिंग (डिस्चार्जिंग) प्रक्रियेनुसार, बॅटरीमध्ये उष्णता निर्माण होण्याची मुख्य कारणे देखील वेगवेगळी असतात. उदाहरणार्थ, जेव्हा बॅटरी सामान्यपणे चार्ज केली जाते, तेव्हा Qr हा प्रमुख घटक असतो; आणि बॅटरी चार्जिंगच्या नंतरच्या टप्प्यात, इलेक्ट्रोलाइटच्या विघटनामुळे, उप-अभिक्रिया (साइड रिॲक्शन्स) सुरू होतात (उप-अभिक्रियेमुळे निर्माण होणारी उष्णता Qs असते), जेव्हा बॅटरी जवळपास पूर्ण चार्ज झालेली असते आणि ओव्हरचार्ज होते, तेव्हा प्रामुख्याने इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन होते, जिथे Qs चे वर्चस्व असते. जूल उष्णता Qj ही विद्युत प्रवाह (करंट) आणि रोध (रेझिस्टन्स) यांवर अवलंबून असते. सामान्यतः वापरली जाणारी चार्जिंग पद्धत स्थिर विद्युत प्रवाहाखाली (कॉन्स्टंट करंट) केली जाते आणि यावेळी Qj हे एक विशिष्ट मूल्य असते. तथापि, स्टार्ट-अप आणि प्रवेग (ॲक्सलरेशन) दरम्यान, विद्युत प्रवाह तुलनेने जास्त असतो. HEV साठी, हा प्रवाह काही दहा ते शेकडो अँपिअरच्या विद्युत प्रवाहाच्या समतुल्य असतो. यावेळी, जूल उष्णता Qj खूप जास्त असते आणि ती बॅटरीमधून उष्णता बाहेर पडण्याचा मुख्य स्रोत बनते.
औष्णिक व्यवस्थापनाच्या नियंत्रणक्षमतेच्या दृष्टिकोनातून, औष्णिक व्यवस्थापन प्रणालींचे सक्रिय आणि निष्क्रिय अशा दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते. उष्णता हस्तांतरण माध्यमाच्या दृष्टिकोनातून, औष्णिक व्यवस्थापन प्रणालींचे वायु-शीतित, द्रव-शीतित आणि अवस्था-बदल औष्णिक साठवण यांमध्ये वर्गीकरण करता येते.
उष्णता हस्तांतरण माध्यम म्हणून हवेचा वापर करून औष्णिक व्यवस्थापन
उष्णता हस्तांतरण माध्यमाचा औष्णिक व्यवस्थापन प्रणालीच्या कार्यक्षमतेवर आणि खर्चावर महत्त्वपूर्ण परिणाम होतो. उष्णता हस्तांतरण माध्यम म्हणून हवेचा वापर करण्यामागे, हवा थेट आत सोडली जाते जेणेकरून ती बॅटरी मॉड्यूलमधून प्रवाहित होऊन उष्णता बाहेर टाकण्याचा उद्देश साध्य होतो. सामान्यतः, पंखे, आत येणारी आणि बाहेर जाणारी व्हेंटिलेशन व्यवस्था आणि इतर घटकांची आवश्यकता असते.
हवा आत घेण्याच्या विविध स्रोतांनुसार, सामान्यतः खालील प्रकार आढळतात:
१ बाहेरील हवा खेळती ठेवून निष्क्रिय शीतलीकरण
२. प्रवासी कक्षातील हवा खेळती ठेवण्यासाठी निष्क्रिय शीतकरण/उष्णीकरण
३. बाहेरील किंवा प्रवासी कक्षातील हवेचे सक्रियपणे थंडीकरण/तापमान वाढवणे
निष्क्रिय प्रणालीची रचना तुलनेने सोपी आहे आणि ती थेट सभोवतालच्या वातावरणाचा वापर करते. उदाहरणार्थ, हिवाळ्यात बॅटरीला गरम करण्याची गरज भासल्यास, प्रवासी कक्षातील उष्ण हवेचा वापर आत घेण्यासाठी केला जाऊ शकतो. गाडी चालवताना बॅटरीचे तापमान खूप वाढल्यास आणि प्रवासी कक्षातील हवेचा थंड करण्याचा परिणाम चांगला नसल्यास, बाहेरची थंड हवा आत घेऊन थंड करता येते.
सक्रिय प्रणालीसाठी, उष्णता किंवा शीतकरण कार्ये प्रदान करण्यासाठी आणि बॅटरीच्या स्थितीनुसार स्वतंत्रपणे नियंत्रित करण्यासाठी एक वेगळी प्रणाली स्थापित करणे आवश्यक असते, ज्यामुळे वाहनाचा ऊर्जा वापर आणि खर्च देखील वाढतो. वेगवेगळ्या प्रणालींची निवड प्रामुख्याने बॅटरीच्या वापराच्या गरजेवर अवलंबून असते.
उष्णता हस्तांतरण माध्यम म्हणून द्रवाचा वापर करून औष्णिक व्यवस्थापन
द्रव माध्यमाद्वारे उष्णता हस्तांतरणासाठी, संवहन आणि उष्णता वहनाच्या स्वरूपात अप्रत्यक्ष उष्णता आणि शीतलीकरण करण्यासाठी, मॉड्यूल आणि द्रव माध्यम यांच्यामध्ये वॉटर जॅकेटसारखा उष्णता हस्तांतरण संपर्क प्रस्थापित करणे आवश्यक असते. उष्णता हस्तांतरण माध्यम पाणी, एथिलीन ग्लायकॉल किंवा रेफ्रिजरंट असू शकते. डायलेक्ट्रिकच्या द्रवामध्ये पोल पीस बुडवून थेट उष्णता हस्तांतरण देखील होते, परंतु शॉर्ट सर्किट टाळण्यासाठी इन्सुलेशनचे उपाय करणे आवश्यक आहे.
पॅसिव्ह लिक्विड कूलिंगमध्ये सामान्यतः द्रव-सभोवतालच्या हवेची उष्णता विनिमय प्रक्रिया वापरली जाते आणि नंतर दुय्यम उष्णता विनिमयासाठी बॅटरीमध्ये कोकून (cocoons) टाकले जातात, तर ॲक्टिव्ह कूलिंगमध्ये प्राथमिक कूलिंग साध्य करण्यासाठी इंजिन कूलंट-द्रव माध्यम उष्णता विनिमयक (heat exchangers), किंवा इलेक्ट्रिक हीटिंग/थर्मल ऑइल हीटिंगचा वापर केला जातो. प्रवासी केबिनमधील हवा/एअर कंडिशनिंग रेफ्रिजरंट-द्रव माध्यमाद्वारे हीटिंग आणि प्राथमिक कूलिंग केले जाते.
हवा आणि द्रव माध्यम म्हणून वापरणाऱ्या औष्णिक व्यवस्थापन प्रणालीला पंखे, पाण्याचे पंप, उष्णता विनिमयक, हीटर यांची आवश्यकता असते.पीटीसी एअर हीटरपाईपलाईन आणि इतर उपकरणांमुळे रचना खूप मोठी आणि गुंतागुंतीची होते, तसेच बॅटरी ऊर्जेचा वापर वाढतो, ज्यामुळे ॲरेची पॉवर डेन्सिटी आणि बॅटरीची एनर्जी डेन्सिटी कमी होते.
(पीटीसी कूलंटहीटरवॉटर-कूल्ड बॅटरी कूलिंग सिस्टीममध्ये कूलंट (५०% पाणी/५०% एथिलीन ग्लायकोल) वापरून बॅटरी कूलरमार्फत बॅटरीमधील उष्णता एअर-कंडिशनिंग रेफ्रिजरंट सिस्टीममध्ये आणि नंतर कंडेन्सरमार्फत वातावरणात हस्तांतरित केली जाते. बॅटरी कूलरद्वारे उष्णता विनिमय झाल्यानंतर आयात केलेल्या पाण्याचे तापमान सहजपणे कमी होते आणि बॅटरीला सर्वोत्तम कार्यरत तापमान श्रेणीमध्ये चालवण्यासाठी समायोजित केले जाऊ शकते; या प्रणालीचे तत्त्व आकृतीत दर्शविले आहे. रेफ्रिजरंट सिस्टीमच्या मुख्य घटकांमध्ये कंडेन्सर, इलेक्ट्रिक कंप्रेसर, इव्हॅपोरेटर, स्टॉप व्हॉल्व्हसह एक्सपान्शन व्हॉल्व्ह, बॅटरी कूलर (स्टॉप व्हॉल्व्हसह एक्सपान्शन व्हॉल्व्ह) आणि एअर कंडिशनिंग पाईप्स इत्यादींचा समावेश आहे; कूलिंग वॉटर सर्किटमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:इलेक्ट्रिक वॉटर पंपबॅटरी (कूलिंग प्लेट्ससह), बॅटरी कूलर्स, पाण्याच्या पाईप्स, एक्सपान्शन टँक्स आणि इतर ॲक्सेसरीज.
पोस्ट करण्याची वेळ: जुलै-१३-२०२३
