बैटरी थर्मल प्रबंधन
ईवी बैटरी कूलिंग के लिए लिक्विड कोल्ड प्लेट्स क्यों आवश्यक हैं?
लिथियम-आयन बैटरियों ने हमारे ऊर्जा भंडारण और उपयोग के तरीके को बदल दिया है। इलेक्ट्रिक वाहनों और ऊर्जा भंडारण प्रणालियों से लेकर औद्योगिक उपकरणों और तेज चार्जिंग अनुप्रयोगों तक, बैटरियों से अब उच्च शक्ति, लंबे समय तक चलने वाले समय और तेज चार्जिंग गति की उम्मीद की जाती है।
हालाँकि, उच्च ऊर्जा घनत्व एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग चुनौती लाता है: गर्मी।
प्रत्येक बैटरी पैक ऑपरेशन के दौरान गर्मी उत्पन्न करता है। चार्जिंग से गर्मी पैदा होती है. डिस्चार्ज करने से गर्मी पैदा होती है। उच्च -पावर अनुप्रयोग, विशेष रूप से तेज़ चार्जिंग और उच्च करंट डिस्चार्ज, गर्मी उत्पादन को और भी बढ़ा सकते हैं।
चुनौती केवल बैटरी पैक से गर्मी निकालना नहीं है। वास्तविक चुनौती कोशिकाओं के बीच तापमान अंतर को कम करते हुए प्रत्येक बैटरी सेल को स्थिर तापमान सीमा के भीतर बनाए रखना है।
यहीं परबैटरी थर्मल प्रबंधनआवश्यक हो जाता है.
एक प्रभावी थर्मल प्रबंधन प्रणाली बैटरी के प्रदर्शन को बेहतर बनाने, सेवा जीवन को बढ़ाने, चार्जिंग दक्षता बनाए रखने और सुरक्षा जोखिमों को कम करने में मदद करती है। आधुनिक के लिएईवी बैटरियांऔर ऊर्जा भंडारण प्रणाली,एल्यूमीनियम तरल ठंडी प्लेटों के साथ तरल शीतलनसबसे विश्वसनीय समाधानों में से एक बन गया है।
बैटरी थर्मल प्रबंधन क्यों मायने रखता है?
लिथियम-आयन बैटरियां तापमान के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं।
अधिकांश लिथियम आयन कोशिकाएं अपेक्षाकृत संकीर्ण तापमान सीमा के भीतर सबसे अधिक कुशलता से काम करती हैं, आमतौर पर 15 डिग्री से 35 डिग्री के आसपास। जब बैटरी का तापमान इस सीमा से बाहर चला जाता है, तो इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन में गिरावट शुरू हो जाती है।
एक बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली (बीटीएमएस) को पूरे बैटरी पैक में गर्मी उत्पादन, गर्मी हटाने और तापमान वितरण को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई थर्मल प्रबंधन प्रणाली को तीन मुख्य लक्ष्य प्राप्त करने की आवश्यकता है:
***इष्टतम ऑपरेटिंग तापमान सीमा के भीतर कोशिकाओं को बनाए रखें
***व्यक्तिगत कोशिकाओं के बीच तापमान के अंतर को कम करें
***उच्च {{0}शक्ति संचालन के दौरान ज़्यादा गरम होने से रोकें
यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि बैटरी सिस्टम अधिक शक्तिशाली हो गए हैं।
उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक में सैकड़ों या हजारों व्यक्तिगत सेल हो सकते हैं। यदि कुछ सेल दूसरों की तुलना में काफी अधिक गर्म काम करते हैं, तो पूरा बैटरी पैक असमान उम्र बढ़ने से पीड़ित हो सकता है।
सबसे गर्म कोशिकाएं आमतौर पर पैक की समग्र सीमा निर्धारित करती हैं।
दूसरे शब्दों में, एक बैटरी पैक उतना ही मजबूत होता है जितना उसका सबसे कमजोर तापीय बिंदु।
क्या होता है जब बैटरियां बहुत अधिक गर्म हो जाती हैं?
गर्मी लिथियम आयन बैटरी के प्रदर्शन और जीवनकाल को प्रभावित करने वाले सबसे बड़े कारकों में से एक है।
जब बैटरी का तापमान अत्यधिक बढ़ जाता है, तो कई समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं।
1. तेजी से बैटरी ख़राब होना
उच्च तापमान लिथियम आयन कोशिकाओं के अंदर अवांछित रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करता है।
समय के साथ, इसका परिणाम यह हो सकता है:
>>>बैटरी की क्षमता कम हो गई
>>>आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि
>>>छोटा चक्र जीवन
>>>कम चार्जिंग दक्षता
एक बैटरी जो ऊंचे तापमान पर लगातार चलती है, नियंत्रित थर्मल परिस्थितियों में रखी गई बैटरी की तुलना में बहुत तेजी से प्रदर्शन खो सकती है।
2. सुरक्षा जोखिमों में वृद्धि
अत्यधिक गर्म होने से लिथियम आयन कोशिकाओं के अंदर खतरनाक स्थितियाँ पैदा हो सकती हैं।
जब आंतरिक तापमान सुरक्षित सीमा से अधिक बढ़ जाता है, तो बैटरी सामग्री अस्थिर हो सकती है। गंभीर स्थितियों में, यह थर्मल रनवे को ट्रिगर कर सकता है, जहां गर्मी का उत्पादन स्वतः कायम हो जाता है और एक कोशिका से दूसरी कोशिका में फैल जाता है।
यही कारण है कि ईवी और ऊर्जा भंडारण बैटरी डिजाइन में अत्यधिक गर्मी संचय को रोकना एक मूलभूत आवश्यकता है।
3. चार्जिंग प्रदर्शन में कमी
तेज़ चार्जिंग से बैटरियों पर महत्वपूर्ण तापीय दबाव पड़ता है।
उच्च धारा चार्जिंग के दौरान, लिथियम आयन इलेक्ट्रोड के बीच तेजी से चलते हैं। यदि गर्मी को प्रभावी ढंग से नहीं हटाया जा सकता है, तो बैटरी स्वास्थ्य की सुरक्षा के लिए चार्जिंग गति को कम करने की आवश्यकता हो सकती है।
इससे सीधा टकराव पैदा होता है:
ग्राहक तेज चार्जिंग चाहते हैं।
बैटरी इंजीनियरों को बेहतर ताप नियंत्रण की आवश्यकता है।
कुशल थर्मल प्रबंधन स्थिर सेल तापमान को बनाए रखते हुए गर्मी को तुरंत हटाकर इस चुनौती को हल करने में मदद करता है।
तापमान की एकरूपता उतनी ही महत्वपूर्ण क्यों है?
बहुत से लोग सोचते हैं कि बैटरी को ठंडा करने का मतलब केवल तापमान कम करना है।
हालाँकि, तापमान की एकरूपता भी उतनी ही महत्वपूर्ण है।
एक बैटरी पैक में सैकड़ों सेल एक साथ जुड़े हो सकते हैं। यदि पैक का एक क्षेत्र दूसरे क्षेत्र की तुलना में अधिक गर्म होता है, तो उन कोशिकाओं की उम्र अलग-अलग होगी।
उदाहरण के लिए:
अधिक गर्म कोशिकाएं तेजी से नष्ट होती हैं
कूलर सेल बेहतर प्रदर्शन बनाए रखते हैं
समग्र बैटरी प्रबंधन प्रणाली को सबसे कमजोर कोशिकाओं के आधार पर संचालन को सीमित करना चाहिए
इसलिए, बैटरी थर्मल प्रबंधन का लक्ष्य केवल यह नहीं है:
"बैटरी को ठंडा बनाओ।"
वास्तविक लक्ष्य है:
"प्रत्येक कोशिका को समान और इष्टतम तापमान पर संचालित रखें।"
यही एक कारण हैतरल शीतलन प्रणालीआधुनिक बैटरी पैक में यह तेजी से आम हो गया है।
बैटरी पैक के लिए एयर कूलिंग बनाम लिक्विड कूलिंग
शुरुआती इलेक्ट्रिक वाहन और कम - पावर बैटरी सिस्टम अक्सर एयर कूलिंग का उपयोग करते थे क्योंकि यह सरल, हल्का और सस्ता था।
हालाँकि, जैसे-जैसे बैटरी ऊर्जा घनत्व और चार्जिंग गति में वृद्धि हुई, पारंपरिक एयर कूलिंग में सीमाएं दिखाई देने लगीं।
एयर कूलिंग की सीमाएँ
तरल शीतलक की तुलना में हवा में अपेक्षाकृत कम तापीय चालकता होती है।
यहां तक कि पंखे और एयरफ्लो चैनलों के साथ भी, घनी पैक बैटरी मॉड्यूल से बड़ी मात्रा में गर्मी निकालना मुश्किल हो जाता है।
सामान्य चुनौतियों में शामिल हैं:
कोशिकाओं के बीच असमान शीतलन
सीमित शीतलन क्षमता
बड़ी जगह की आवश्यकताएँ
प्रशंसकों का अधिक शोर
तेज़ चार्जिंग का समर्थन करने में कठिनाई
कम ऊर्जा वाले अनुप्रयोगों के लिए, एयर कूलिंग अभी भी उपयुक्त हो सकती है।
लेकिन के लिएउच्च-प्रदर्शन वाली ईवी बैटरियाँऔर ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए मजबूत शीतलन क्षमता की आवश्यकता होती है।
लिक्विड कूलिंग पसंदीदा समाधान क्यों बन गया है?
तरल शीतलनबैटरी कोशिकाओं से गर्मी को दूर स्थानांतरित करने के लिए एक शीतलक, आमतौर पर पानी -ग्लाइकोल मिश्रण का उपयोग करता है।
हवा की तुलना में, तरल शीतलक में है:
***उच्च ताप क्षमता
***बेहतर तापीय चालकता
***अधिक कुशल ताप स्थानांतरण क्षमता
A बैटरी पैक के लिए तरल शीतलन प्लेटबैटरी मॉड्यूल के नीचे या बगल में स्थापित एक सीधा गर्मी हस्तांतरण पथ प्रदान करता है।
बैटरी सेल
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थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री (TIM)
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शीतलक चैनल
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बाहरी शीतलन प्रणाली
यह डिज़ाइन बैटरी पैक में बेहतर तापमान एकरूपता बनाए रखते हुए गर्मी को अधिक कुशलता से हटाने की अनुमति देता है।
आधुनिक ईवी बैटरियों, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों और उच्च -शक्ति अनुप्रयोगों के लिए,तरल शीतलनपसंदीदा थर्मल प्रबंधन दृष्टिकोण बन गया है।
