પાવર બેટરી હીટ ટ્રાન્સફર માધ્યમની થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનું વિશ્લેષણ

નવા ઉર્જા વાહનોની મુખ્ય તકનીકોમાંની એક પાવર બેટરી છે.બેટરીની ગુણવત્તા એક તરફ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની કિંમત અને બીજી તરફ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની ડ્રાઇવિંગ શ્રેણી નક્કી કરે છે.સ્વીકૃતિ અને ઝડપી દત્તક લેવા માટેનું મુખ્ય પરિબળ.

પાવર બેટરીના ઉપયોગની લાક્ષણિકતાઓ, જરૂરિયાતો અને એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો અનુસાર, દેશ અને વિદેશમાં પાવર બેટરીના સંશોધન અને વિકાસના પ્રકારો આશરે છે: લીડ-એસિડ બેટરી, નિકલ-કેડમિયમ બેટરી, નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ બેટરી, લિથિયમ-આયન બેટરી, ઇંધણ કોષો, વગેરે, જેમાંથી લિથિયમ-આયન બેટરીના વિકાસ પર સૌથી વધુ ધ્યાન આપવામાં આવે છે.

પાવર બેટરી હીટ જનરેશન વર્તન

પાવર બેટરી મોડ્યુલના હીટ સ્ત્રોત, હીટ જનરેશન રેટ, બેટરી હીટ કેપેસિટી અને અન્ય સંબંધિત પરિમાણો બેટરીની પ્રકૃતિ સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે.બેટરી દ્વારા છોડવામાં આવતી ગરમી રાસાયણિક, યાંત્રિક અને વિદ્યુત પ્રકૃતિ અને બેટરીની લાક્ષણિકતાઓ, ખાસ કરીને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાની પ્રકૃતિ પર આધારિત છે.બેટરીની પ્રતિક્રિયામાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા ઊર્જાને બેટરી પ્રતિક્રિયા ગરમી Qr દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે;ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ધ્રુવીકરણ બેટરીનું વાસ્તવિક વોલ્ટેજ તેના સંતુલન ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળમાંથી વિચલિત થવાનું કારણ બને છે, અને બેટરીના ધ્રુવીકરણને કારણે ઉર્જાના નુકસાનને Qp દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.પ્રતિક્રિયા સમીકરણ અનુસાર આગળ વધતી બેટરી પ્રતિક્રિયા ઉપરાંત, કેટલીક બાજુ પ્રતિક્રિયાઓ પણ છે.લાક્ષણિક બાજુની પ્રતિક્રિયાઓમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિઘટન અને બેટરી સ્વ-ડિસ્ચાર્જનો સમાવેશ થાય છે.આ પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થતી બાજુ પ્રતિક્રિયા ગરમી Qs છે.વધુમાં, કારણ કે કોઈપણ બેટરીમાં અનિવાર્યપણે પ્રતિકાર હશે, જ્યારે વર્તમાન પસાર થશે ત્યારે જૌલ હીટ Qj જનરેટ થશે.તેથી, બેટરીની કુલ ગરમી એ નીચેના પાસાઓની ગરમીનો સરવાળો છે: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.

ચોક્કસ ચાર્જિંગ (ડિસ્ચાર્જિંગ) પ્રક્રિયા પર આધાર રાખીને, મુખ્ય પરિબળો જે બેટરીને ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે તે પણ અલગ છે.ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે બેટરી સામાન્ય રીતે ચાર્જ થાય છે, ત્યારે Qr એ પ્રબળ પરિબળ છે;અને બેટરી ચાર્જિંગના પછીના તબક્કામાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિઘટનને કારણે, બાજુની પ્રતિક્રિયાઓ થવાનું શરૂ થાય છે (બાજુ પ્રતિક્રિયા ગરમી Qs છે), જ્યારે બેટરી લગભગ સંપૂર્ણ ચાર્જ થાય છે અને ઓવરચાર્જ થાય છે, ત્યારે મુખ્યત્વે શું થાય છે તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિઘટન છે, જ્યાં Qs પ્રભુત્વ ધરાવે છે. .જૌલ ગરમી Qj વર્તમાન અને પ્રતિકાર પર આધાર રાખે છે.સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ચાર્જિંગ પદ્ધતિ સતત પ્રવાહ હેઠળ હાથ ધરવામાં આવે છે, અને Qj આ સમયે ચોક્કસ મૂલ્ય છે.જો કે, સ્ટાર્ટ-અપ અને પ્રવેગક દરમિયાન, વર્તમાન પ્રમાણમાં વધારે છે.HEV માટે, આ દસ એમ્પીયરથી સેંકડો એમ્પીયરના પ્રવાહની સમકક્ષ છે.આ સમયે, જૌલ હીટ Qj ખૂબ મોટી છે અને તે બેટરી હીટ રિલીઝનો મુખ્ય સ્ત્રોત બની જાય છે.

થર્મલ મેનેજમેન્ટ કંટ્રોલબિલિટીના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: સક્રિય અને નિષ્ક્રિય.હીટ ટ્રાન્સફર માધ્યમના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમને વિભાજિત કરી શકાય છે: એર-કૂલ્ડ, લિક્વિડ-કૂલ્ડ અને ફેઝ-ચેન્જ થર્મલ સ્ટોરેજ.

હીટ ટ્રાન્સફર માધ્યમ તરીકે હવા સાથે થર્મલ મેનેજમેન્ટ

હીટ ટ્રાન્સફર માધ્યમ થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની કામગીરી અને ખર્ચ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે.હીટ ટ્રાન્સફર માધ્યમ તરીકે હવાનો ઉપયોગ એ હવાનો સીધો પરિચય કરાવવાનો છે જેથી તે ગરમીના વિસર્જનના હેતુને પ્રાપ્ત કરવા માટે બેટરી મોડ્યુલમાંથી વહે છે.સામાન્ય રીતે, પંખા, ઇનલેટ અને આઉટલેટ વેન્ટિલેશન અને અન્ય ઘટકો જરૂરી છે.
હવાના સેવનના વિવિધ સ્ત્રોતો અનુસાર, સામાન્ય રીતે નીચેના સ્વરૂપો છે:
1 બહારની હવાના વેન્ટિલેશન સાથે નિષ્ક્રિય ઠંડક
2. પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટ એર વેન્ટિલેશન માટે નિષ્ક્રિય કૂલિંગ/હીટિંગ
3. બહારની અથવા પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટની હવાને સક્રિય ઠંડક/હીટિંગ
નિષ્ક્રિય સિસ્ટમ માળખું પ્રમાણમાં સરળ છે અને હાલના વાતાવરણનો સીધો ઉપયોગ કરે છે.ઉદાહરણ તરીકે, જો શિયાળામાં બેટરીને ગરમ કરવાની જરૂર હોય, તો પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટમાં ગરમ ​​વાતાવરણનો ઉપયોગ હવાને શ્વાસમાં લેવા માટે થઈ શકે છે.જો ડ્રાઇવિંગ દરમિયાન બેટરીનું તાપમાન ખૂબ વધારે હોય અને પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટમાં હવાની ઠંડકની અસર સારી ન હોય, તો બહારથી ઠંડી હવા શ્વાસમાં લઈ શકાય છે.

સક્રિય સિસ્ટમ માટે, ગરમી અથવા ઠંડકના કાર્યો પ્રદાન કરવા અને બેટરીની સ્થિતિ અનુસાર સ્વતંત્ર રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે એક અલગ સિસ્ટમ સ્થાપિત કરવાની જરૂર છે, જે વાહનની ઊર્જા વપરાશ અને ખર્ચમાં પણ વધારો કરે છે.વિવિધ સિસ્ટમોની પસંદગી મુખ્યત્વે બેટરીના ઉપયોગની જરૂરિયાતો પર આધારિત છે.

હીટ ટ્રાન્સફર માધ્યમ તરીકે પ્રવાહી સાથે થર્મલ મેનેજમેન્ટ

માધ્યમ તરીકે પ્રવાહી સાથે હીટ ટ્રાન્સફર માટે, સંવહન અને ઉષ્મા વહનના સ્વરૂપમાં પરોક્ષ ગરમી અને ઠંડક કરવા માટે, મોડ્યુલ અને પ્રવાહી માધ્યમ, જેમ કે વોટર જેકેટ, વચ્ચે હીટ ટ્રાન્સફર સંચાર સ્થાપિત કરવો જરૂરી છે.હીટ ટ્રાન્સફરનું માધ્યમ પાણી, ઇથિલિન ગ્લાયકોલ અથવા તો રેફ્રિજન્ટ પણ હોઈ શકે છે.ડાઇલેક્ટ્રિકના પ્રવાહીમાં ધ્રુવના ટુકડાને ડૂબાડવાથી ડાયરેક્ટ હીટ ટ્રાન્સફર પણ થાય છે, પરંતુ શોર્ટ સર્કિટ ટાળવા માટે ઇન્સ્યુલેશન પગલાં લેવા જોઈએ.

નિષ્ક્રિય પ્રવાહી ઠંડક સામાન્ય રીતે લિક્વિડ-એમ્બિયન્ટ એર હીટ એક્સચેન્જનો ઉપયોગ કરે છે અને પછી સેકન્ડરી હીટ એક્સચેન્જ માટે બેટરીમાં કોકન દાખલ કરે છે, જ્યારે સક્રિય ઠંડક પ્રાથમિક ઠંડક પ્રાપ્ત કરવા માટે એન્જિન શીતક-પ્રવાહી માધ્યમ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ અથવા ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ/થર્મલ ઓઇલ હીટિંગનો ઉપયોગ કરે છે.હીટિંગ, પેસેન્જર કેબિન એર/એર કન્ડીશનીંગ રેફ્રિજન્ટ-લિક્વિડ માધ્યમ સાથે પ્રાથમિક ઠંડક.
માધ્યમ તરીકે હવા અને પ્રવાહી સાથે થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ માટે પંખા, પાણીના પંપ, હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ, હીટર (પીટીસી એર હીટર), પાઈપલાઈન અને અન્ય એસેસરીઝ સ્ટ્રક્ચરને ખૂબ મોટી અને જટિલ બનાવવા માટે, અને બેટરી એનર્જી પણ વાપરે છે, એરે બેટરીની પાવર ડેન્સિટી અને એનર્જી ડેન્સિટી ઓછી થાય છે.
(પીટીસી શીતકહીટર) વોટર-કૂલ્ડ બેટરી કૂલિંગ સિસ્ટમ શીતક (50% પાણી/50% ઇથિલિન ગ્લાયકોલ)નો ઉપયોગ કરે છે જેથી બેટરીમાંથી ગરમીને બેટરી કૂલર દ્વારા એર-કન્ડિશનિંગ રેફ્રિજન્ટ સિસ્ટમમાં ટ્રાન્સફર કરવામાં આવે અને પછી કન્ડેન્સર દ્વારા પર્યાવરણમાં જાય.બેટરી કૂલર દ્વારા હીટ એક્સચેન્જ કર્યા પછી આયાતી પાણીનું તાપમાન નીચા તાપમાને પહોંચવું સરળ છે, અને બેટરીને શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી તાપમાન શ્રેણી પર કામ કરવા માટે એડજસ્ટ કરી શકાય છે;સિસ્ટમ સિદ્ધાંત આકૃતિમાં બતાવવામાં આવે છે.રેફ્રિજન્ટ સિસ્ટમના મુખ્ય ઘટકોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: કન્ડેન્સર, ઇલેક્ટ્રિક કોમ્પ્રેસર, બાષ્પીભવક, સ્ટોપ વાલ્વ સાથે વિસ્તરણ વાલ્વ, બેટરી કૂલર (સ્ટોપ વાલ્વ સાથે વિસ્તરણ વાલ્વ) અને એર કન્ડીશનીંગ પાઈપો, વગેરે;કૂલિંગ વોટર સર્કિટમાં શામેલ છે:ઇલેક્ટ્રિક વોટર પંપ, બેટરી (ઠંડક પ્લેટો સહિત), બેટરી કૂલર, પાણીની પાઈપો, વિસ્તરણ ટાંકી અને અન્ય એસેસરીઝ.