बॅटरी सिस्टीमसाठी थर्मल मॅनेजमेंट सोल्यूशन्स

तापमान घटकाचा पॉवर बॅटरीच्या कामगिरीवर, आयुष्यावर आणि सुरक्षिततेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो यात शंका नाही. सर्वसाधारणपणे, आम्हाला बॅटरी सिस्टम १५~३५℃ च्या श्रेणीत कार्य करण्याची अपेक्षा आहे, जेणेकरून सर्वोत्तम पॉवर आउटपुट आणि इनपुट, जास्तीत जास्त उपलब्ध ऊर्जा आणि सर्वात जास्त काळ सायकल लाइफ मिळेल (जरी कमी तापमानाचे स्टोरेज बॅटरीचे कॅलेंडर लाइफ वाढवू शकते, परंतु अनुप्रयोगांमध्ये कमी-तापमानाचे स्टोरेज सराव करणे फारसे अर्थपूर्ण नाही आणि बॅटरी या बाबतीत लोकांसारख्याच असतात).

सध्या, पॉवर बॅटरी सिस्टीमचे थर्मल व्यवस्थापन प्रामुख्याने चार श्रेणींमध्ये विभागले जाऊ शकते, नैसर्गिक शीतकरण, हवा शीतकरण, द्रव शीतकरण आणि थेट शीतकरण. त्यापैकी, नैसर्गिक शीतकरण ही एक निष्क्रिय थर्मल व्यवस्थापन पद्धत आहे, तर हवा शीतकरण, द्रव शीतकरण आणि थेट प्रवाह सक्रिय आहेत. या तिघांमधील मुख्य फरक म्हणजे उष्णता विनिमय माध्यमातील फरक.

· नैसर्गिक थंडावा
फ्री कूलिंगमध्ये उष्णता विनिमयासाठी कोणतेही अतिरिक्त उपकरण नाहीत. उदाहरणार्थ, BYD ने Qin, Tang, Song, E6, Tengshi आणि LFP सेल वापरणाऱ्या इतर मॉडेल्समध्ये नैसर्गिक कूलिंगचा अवलंब केला आहे. असे समजले जाते की पुढील टप्प्यात BYD टर्नरी बॅटरी वापरणाऱ्या मॉडेल्ससाठी लिक्विड कूलिंगवर स्विच करेल.

· एअर कूलिंग (पीटीसी एअर हीटर)
एअर कूलिंगमध्ये उष्णता हस्तांतरण माध्यम म्हणून हवा वापरली जाते. त्याचे दोन सामान्य प्रकार आहेत. पहिल्या प्रकाराला पॅसिव्ह एअर कूलिंग म्हणतात, जे उष्णता हस्तांतरणासाठी थेट बाह्य हवेचा वापर करते. दुसरा प्रकार म्हणजे अ‍ॅक्टिव्ह एअर कूलिंग, जे बॅटरी सिस्टममध्ये प्रवेश करण्यापूर्वी बाहेरील हवा प्री-हीट किंवा थंड करू शकते. सुरुवातीच्या काळात, अनेक जपानी आणि कोरियन इलेक्ट्रिक मॉडेल्स एअर-कूल्ड सोल्यूशन्स वापरत असत.

· द्रव थंड करणे
द्रव थंड करण्यासाठी उष्णता हस्तांतरण माध्यम म्हणून अँटीफ्रीझ (जसे की इथिलीन ग्लायकॉल) वापरला जातो. द्रावणात सामान्यतः अनेक वेगवेगळे उष्णता विनिमय सर्किट असतात. उदाहरणार्थ, VOLT मध्ये रेडिएटर सर्किट, एअर कंडिशनिंग सर्किट (पीटीसी एअर कंडिशनिंग), आणि एक पीटीसी सर्किट (पीटीसी कूलंट हीटर). बॅटरी व्यवस्थापन प्रणाली थर्मल मॅनेजमेंट स्ट्रॅटेजीनुसार प्रतिसाद देते आणि समायोजित करते आणि स्विच करते. TESLA मॉडेल S मध्ये मोटर कूलिंगसह मालिकेत एक सर्किट आहे. जेव्हा बॅटरी कमी तापमानात गरम करण्याची आवश्यकता असते, तेव्हा मोटर कूलिंग सर्किट बॅटरी कूलिंग सर्किटसह मालिकेत जोडलेले असते आणि मोटर बॅटरी गरम करू शकते. जेव्हा पॉवर बॅटरी उच्च तापमानात असते, तेव्हा मोटर कूलिंग सर्किट आणि बॅटरी कूलिंग सर्किट समांतर समायोजित केले जातील आणि दोन्ही कूलिंग सिस्टम स्वतंत्रपणे उष्णता नष्ट करतील.

१. गॅस कंडेन्सर

२. दुय्यम कंडेन्सर

३. दुय्यम कंडेन्सर पंखा

४. गॅस कंडेन्सर फॅन

५. एअर कंडिशनर प्रेशर सेन्सर (उच्च दाबाची बाजू)

६. एअर कंडिशनर तापमान सेन्सर (उच्च दाबाची बाजू)

७. इलेक्ट्रॉनिक एअर कंडिशनर कंप्रेसर

८. एअर कंडिशनर प्रेशर सेन्सर (कमी दाबाची बाजू)

९. एअर कंडिशनर तापमान सेन्सर (कमी दाबाची बाजू)

१०. विस्तार झडप (कूलर)

११. विस्तार झडप (बाष्पीभवन)

· थेट थंड करणे
डायरेक्ट कूलिंगमध्ये उष्णता विनिमय माध्यम म्हणून रेफ्रिजरंट (फेज-चेंजिंग मटेरियल) वापरला जातो. गॅस-लिक्विड फेज संक्रमण प्रक्रियेदरम्यान रेफ्रिजरंट मोठ्या प्रमाणात उष्णता शोषू शकतो. रेफ्रिजरंटच्या तुलनेत, उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता तीन पटीने वाढवता येते आणि बॅटरी अधिक जलद बदलता येते. सिस्टममधील उष्णता वाहून नेली जाते. बीएमडब्ल्यू आय३ मध्ये डायरेक्ट कूलिंग स्कीम वापरली गेली आहे.

 

कूलिंग कार्यक्षमतेव्यतिरिक्त, बॅटरी सिस्टमच्या थर्मल मॅनेजमेंट स्कीममध्ये सर्व बॅटरीच्या तापमानाची सुसंगतता विचारात घेणे आवश्यक आहे. PACK मध्ये शेकडो सेल्स आहेत आणि तापमान सेन्सर प्रत्येक सेल शोधू शकत नाही. उदाहरणार्थ, टेस्ला मॉडेल S च्या मॉड्यूलमध्ये 444 बॅटरी आहेत, परंतु फक्त 2 तापमान शोध बिंदू व्यवस्थित आहेत. म्हणून, थर्मल मॅनेजमेंट डिझाइनद्वारे बॅटरी शक्य तितकी सुसंगत करणे आवश्यक आहे. आणि बॅटरी पॉवर, लाइफ आणि SOC सारख्या सुसंगत कामगिरी पॅरामीटर्ससाठी चांगली तापमान सुसंगतता ही पूर्वअट आहे.