નવા ઉર્જા વાહનો માટે મુખ્ય ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે પાવર બેટરીનું મહત્વ સ્વયં સ્પષ્ટ છે. વાહનોના વાસ્તવિક ઉપયોગમાં, બેટરીને જટિલ અને વૈવિધ્યસભર ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરવો પડશે. ડ્રાઇવિંગ રેન્જ સુધારવા માટે, વાહનોને ચોક્કસ જગ્યામાં શક્ય તેટલા બેટરી સેલ ગોઠવવાની જરૂર છે, તેથી વાહન પર બેટરી પેકની જગ્યા ખૂબ જ મર્યાદિત છે. વાહનના સંચાલન દરમિયાન બેટરીઓ મોટી માત્રામાં ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે અને સમય જતાં પ્રમાણમાં નાની જગ્યાઓમાં એકઠી થાય છે. બેટરી પેકની અંદર બેટરી સેલના ગાઢ સ્ટેકીંગને કારણે, તે મધ્ય વિસ્તારમાં ગરમીનું વિસર્જન કરવાનું પણ પ્રમાણમાં મુશ્કેલ બનાવે છે, જે કોષો વચ્ચે તાપમાનની અસંગતતાને વધારે છે. પરિણામે, તે બેટરીની ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ કાર્યક્ષમતા ઘટાડશે અને તેની શક્તિને અસર કરશે; ગંભીર કિસ્સાઓમાં, તે થર્મલ રનઅવે તરફ દોરી શકે છે, જે સિસ્ટમની સલામતી અને આયુષ્યને અસર કરે છે.
પાવર બેટરીનું તાપમાન તેમના પ્રદર્શન, આયુષ્ય અને સલામતી પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. નીચા તાપમાને, લિથિયમ-આયન બેટરી આંતરિક પ્રતિકારમાં વધારો અને ક્ષમતામાં ઘટાડો અનુભવી શકે છે. આત્યંતિક કિસ્સાઓમાં, આ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઠંડું થવાનું અને બેટરી ડિસ્ચાર્જ થવામાં અસમર્થતા તરફ દોરી શકે છે. બેટરી સિસ્ટમનું નીચું-તાપમાન પ્રદર્શન ખૂબ જ પ્રભાવિત થાય છે, જેના પરિણામે પાવર આઉટપુટ પ્રદર્શનમાં ઘટાડો થાય છે અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની ડ્રાઇવિંગ રેન્જમાં ઘટાડો થાય છે. નીચા તાપમાનની સ્થિતિમાં નવા ઉર્જા વાહનોને ચાર્જ કરતી વખતે, BMS સામાન્ય રીતે ચાર્જ કરતા પહેલા બેટરીને યોગ્ય તાપમાને ગરમ કરે છે. જો યોગ્ય રીતે હેન્ડલ ન કરવામાં આવે તો, તે તાત્કાલિક વોલ્ટેજ ઓવરચાર્જિંગનું કારણ બની શકે છે, જેના પરિણામે આંતરિક શોર્ટ સર્કિટ થઈ શકે છે, જે આગળ ધૂમ્રપાન, આગ અને વિસ્ફોટ પણ થઈ શકે છે. ઇલેક્ટ્રિક વાહન બેટરી સિસ્ટમમાં નીચા-તાપમાન ચાર્જિંગના સલામતી મુદ્દાઓએ ઠંડા પ્રદેશોમાં ઇલેક્ટ્રિક વાહનોના પ્રમોશનને મોટા પ્રમાણમાં પ્રતિબંધિત કર્યું છે.
બેટરી થર્મલ મેનેજમેન્ટBMS માં એક મહત્વપૂર્ણ કાર્ય છે, મુખ્યત્વે બેટરી પેક હંમેશા યોગ્ય તાપમાન શ્રેણીમાં કાર્ય કરી શકે છે તેની ખાતરી કરવા માટે, જેનાથી બેટરી પેકની શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી સ્થિતિ જાળવી શકાય છે.બેટરીનું થર્મલ મેનેજમેન્ટમુખ્યત્વે ઠંડક, ગરમી અને તાપમાન સંતુલન જેવા કાર્યોનો સમાવેશ થાય છે. ઠંડક અને ગરમીના કાર્યો મુખ્યત્વે બેટરી પર બાહ્ય પર્યાવરણીય તાપમાનની સંભવિત અસર અનુસાર ગોઠવવામાં આવે છે. તાપમાન સંતુલનનો ઉપયોગ બેટરી પેકની અંદર તાપમાનના તફાવતને ઘટાડવા અને બેટરીના ચોક્કસ ભાગના ઓવરહિટીંગને કારણે થતા ઝડપી સડોને રોકવા માટે થાય છે.
સામાન્ય રીતે કહીએ તો, પાવર બેટરીના કૂલિંગ મોડ્સને મુખ્યત્વે ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: એર કૂલિંગ, લિક્વિડ કૂલિંગ અને ડાયરેક્ટ કૂલિંગ. એર કૂલિંગ મોડ પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટમાંથી કુદરતી પવન અથવા ઠંડક આપતી હવાનો ઉપયોગ ગરમીના વિનિમય અને ઠંડક માટે બેટરીની સપાટીમાંથી પસાર થાય છે. લિક્વિડ કૂલિંગ સામાન્ય રીતે પાવર બેટરીને ગરમ કરવા અથવા ઠંડુ કરવા માટે સ્વતંત્ર શીતક પાઇપલાઇનનો ઉપયોગ કરે છે. હાલમાં, આ પદ્ધતિ ઠંડક માટે મુખ્ય પ્રવાહ છે, જેમ કે ટેસ્લા અને વોલ્ટ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાય છે. ડાયરેક્ટ કૂલિંગ સિસ્ટમ પાવર બેટરીની કૂલિંગ પાઇપલાઇનને દૂર કરે છે અને પાવર બેટરીને ઠંડુ કરવા માટે સીધા રેફ્રિજન્ટનો ઉપયોગ કરે છે.
1. એર કૂલિંગ સિસ્ટમ:
શરૂઆતની પાવર બેટરીઓ, તેમની ઓછી ક્ષમતા અને ઉર્જા ઘનતાને કારણે, ઘણીવાર હવાના ઠંડક દ્વારા ઠંડુ કરવામાં આવતી હતી. હવાના ઠંડકને બે શ્રેણીઓમાં વહેંચવામાં આવે છે: કુદરતી હવાનું ઠંડક અને ફરજિયાત હવાનું ઠંડક (પંખાનો ઉપયોગ કરીને), જે બેટરીને ઠંડુ કરવા માટે કુદરતી હવા અથવા કેબમાંથી આવતી ઠંડી હવાનો ઉપયોગ કરે છે.
એર-કૂલ્ડ સિસ્ટમના લાક્ષણિક પ્રતિનિધિઓમાં નિસાન લીફ, કિયા સોલ EV, વગેરેનો સમાવેશ થાય છે; હાલમાં, 48V માઇક્રો હાઇબ્રિડ વાહનોની 48V બેટરી સામાન્ય રીતે પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટમાં ગોઠવાયેલી હોય છે અને એર કૂલિંગ દ્વારા ઠંડુ કરવામાં આવે છે. ચોક્કસ પાવર બેટરીનો એર કૂલિંગ પાથ ડાયાગ્રામ આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવ્યો છે. એર-કૂલ્ડ સિસ્ટમનું માળખું પ્રમાણમાં સરળ છે, ટેકનોલોજી પ્રમાણમાં પરિપક્વ છે, અને કિંમત પ્રમાણમાં ઓછી છે. જો કે, હવા દ્વારા મર્યાદિત ગરમી વહન કરવામાં આવતી હોવાને કારણે, તેની ગરમી ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતા ઓછી છે, અને બેટરીની આંતરિક તાપમાન એકરૂપતા નબળી છે, જેના કારણે બેટરીના તાપમાનનું ચોક્કસ નિયંત્રણ પ્રાપ્ત કરવું મુશ્કેલ બને છે. તેથી, એર-કૂલ્ડ સિસ્ટમ સામાન્ય રીતે ટૂંકા ડ્રાઇવિંગ રેન્જ અને ઓછા વાહન વજનવાળી પરિસ્થિતિઓ માટે યોગ્ય છે.
2. પ્રવાહી ઠંડક પ્રણાલી
પ્રવાહી ઠંડક પદ્ધતિ એ ગરમીનું વિનિમય કરવા માટે ઠંડક પ્રવાહીનો ઉપયોગ કરતી બેટરીનો ઉલ્લેખ કરે છે, અને તેનો યોજનાકીય આકૃતિ આકૃતિ 3 માં બતાવવામાં આવ્યો છે. શીતકને બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે: બેટરી કોષો (સિલિકોન તેલ, એરંડા તેલ, વગેરે) સાથે સીધો સંપર્ક અને પાણીની ચેનલો (પાણી અને ઇથિલિન ગ્લાયકોલ, વગેરે) દ્વારા બેટરી કોષો સાથે સંપર્ક; હાલમાં, પાણી અને ઇથિલિન ગ્લાયકોલના મિશ્ર દ્રાવણનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે. પ્રવાહી ઠંડક પ્રણાલીઓ સામાન્ય રીતે રેફ્રિજરેશન ચક્ર સાથે જોડાયેલ ચિલર ઉમેરે છે, જે રેફ્રિજરેન્ટ દ્વારા બેટરીમાંથી ગરમી દૂર કરે છે; તેના મુખ્ય ઘટકો કોમ્પ્રેસર, ચિલર અનેપાણીનો પંપ. રેફ્રિજરેશન માટે પાવર સ્ત્રોત તરીકે કોમ્પ્રેસર, સમગ્ર સિસ્ટમની ગરમી ટ્રાન્સફર ક્ષમતા નક્કી કરે છે. ચિલર રેફ્રિજન્ટ અને શીતકના વિનિમયમાં ભૂમિકા ભજવે છે, અને ગરમી એક્સચેન્જનું પ્રમાણ સીધા શીતકનું તાપમાન નક્કી કરે છે. પાણીનો પંપ પાઇપલાઇનમાં શીતકનો પ્રવાહ દર નક્કી કરે છે, અને પ્રવાહ દર જેટલો ઝડપી હોય છે, ગરમી ટ્રાન્સફર કામગીરી વધુ સારી હોય છે, અને ઊલટું.
૩. ડાયરેક્ટ કૂલિંગ સિસ્ટમ:
ડાયરેક્ટ કૂલિંગ સિસ્ટમ આકૃતિ ૧૧ માં બતાવ્યા પ્રમાણે, પાવર બેટરીને સીધી રીતે ઠંડુ કરવા માટે એર કન્ડીશનીંગ સિસ્ટમના રેફ્રિજરેન્ટનો ઉપયોગ કરે છે. એર કન્ડીશનીંગ સિસ્ટમનો બાષ્પીભવન કરનાર સીધો બેટરી સિસ્ટમમાં સ્થાપિત થયેલ છે, અને રેફ્રિજરેન્ટ બેટરી સિસ્ટમ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીને સીધી રીતે દૂર કરવા માટે બાષ્પીભવનમાં બાષ્પીભવન કરે છે, જેનાથી ઝડપી અને વધુ અસરકારક ઠંડક પ્રક્રિયા પ્રાપ્ત થાય છે. હાલમાં, ડાયરેક્ટ કૂલિંગનો ઉપયોગ કરતા પ્રમાણમાં ઓછા મોડેલો છે, જેમાં સૌથી લાક્ષણિક BMW i3 છે. પ્રવાહી વચ્ચે મધ્યવર્તી ગરમી વિનિમયની ગેરહાજરીને કારણે, રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમમાં કોમ્પેક્ટ માળખું, ઉચ્ચ ઠંડક કાર્યક્ષમતા (પ્રવાહી ઠંડક કરતા 3-4 ગણી વધારે) અને પ્રમાણમાં ઓછી કિંમત છે. પરંતુ સમસ્યા એ છે કે પાઇપલાઇનમાં રેફ્રિજરેન્ટના ગેસ-પ્રવાહી રૂપાંતરને કારણે, સમગ્ર સિસ્ટમનું નિયંત્રણ પ્રમાણમાં જટિલ છે અને તાપમાન એકરૂપતા નબળી છે. અને તેમાં ઉચ્ચ દબાણ પ્રતિકાર અને સિસ્ટમના સીલિંગ માટે ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ છે, જે સમગ્ર વાહનમાં તેના ઉપયોગ માટે નોંધપાત્ર જોખમ ઊભું કરે છે.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-27-2026
