નવી ઉર્જા વાહનોની મુખ્ય તકનીકોમાંની એક પાવર બેટરી છે. બેટરીની ગુણવત્તા એક તરફ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની કિંમત નક્કી કરે છે, અને બીજી તરફ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની ડ્રાઇવિંગ રેન્જ. સ્વીકૃતિ અને ઝડપી અપનાવવા 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 ગરમી ઉત્પન્ન કરવાની વર્તણૂક
પાવર બેટરી મોડ્યુલના ગરમી સ્ત્રોત, ગરમી ઉત્પાદન દર, બેટરી ગરમી ક્ષમતા અને અન્ય સંબંધિત પરિમાણો બેટરીની પ્રકૃતિ સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે. બેટરી દ્વારા છોડવામાં આવતી ગરમી બેટરીના રાસાયણિક, યાંત્રિક અને વિદ્યુત સ્વભાવ અને લાક્ષણિકતાઓ પર આધાર રાખે છે, ખાસ કરીને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાની પ્રકૃતિ પર. બેટરી પ્રતિક્રિયામાં ઉત્પન્ન થતી ગરમી ઊર્જા બેટરી પ્રતિક્રિયા ગરમી Qr દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે; ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ધ્રુવીકરણ બેટરીના વાસ્તવિક વોલ્ટેજને તેના સંતુલન ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળથી વિચલિત કરે છે, અને બેટરી ધ્રુવીકરણને કારણે થતી ઊર્જા નુકશાન Qp દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયા સમીકરણ અનુસાર આગળ વધતી બેટરી પ્રતિક્રિયા ઉપરાંત, કેટલીક બાજુ પ્રતિક્રિયાઓ પણ છે. લાક્ષણિક બાજુ 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 જુલ ગરમી Qj ઉત્પન્ન થશે. તેથી, બેટરીની કુલ ગરમી નીચેના પાસાઓની ગરમીનો સરવાળો છે: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
ચોક્કસ ચાર્જિંગ (ડિસ્ચાર્જિંગ) પ્રક્રિયાના આધારે, બેટરી ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે તે મુખ્ય પરિબળો પણ અલગ અલગ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે બેટરી સામાન્ય રીતે ચાર્જ થાય છે, ત્યારે Qr મુખ્ય પરિબળ હોય છે; અને બેટરી ચાર્જિંગના પછીના તબક્કામાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિઘટનને કારણે, બાજુ પ્રતિક્રિયાઓ થવાનું શરૂ થાય છે (બાજુ પ્રતિક્રિયા ગરમી Qs છે), જ્યારે બેટરી લગભગ સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થાય છે અને વધુ પડતી ચાર્જ થાય છે, ત્યારે મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિઘટન થાય 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 આ સમયે Qj એક ચોક્કસ મૂલ્ય છે. જો કે, સ્ટાર્ટ-અપ અને પ્રવેગ દરમિયાન, પ્રવાહ પ્રમાણમાં ઊંચો હોય છે. HEV માટે, આ દસ એમ્પીયરના પ્રવાહથી સેંકડો એમ્પીયરના પ્રવાહની સમકક્ષ છે. આ સમયે, જૌલ ગરમી Qj ખૂબ મોટી છે અને બેટરી ગરમી છોડવાનો મુખ્ય સ્ત્રોત બની જાય છે.
થર્મલ મેનેજમેન્ટ કંટ્રોલેબિલિટીના દ્રષ્ટિકોણથી, થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: સક્રિય અને નિષ્ક્રિય. હીટ ટ્રાન્સફર માધ્યમના દ્રષ્ટિકોણથી, થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સને આમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: એર-કૂલ્ડ, લિક્વિડ-કૂલ્ડ અને ફેઝ-ચેન્જ થર્મલ સ્ટોરેજ.
ગરમીના સ્થાનાંતરણ માધ્યમ તરીકે હવા સાથે થર્મલ મેનેજમેન્ટ
ગરમી ટ્રાન્સફર માધ્યમ થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમના પ્રદર્શન અને ખર્ચ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. ગરમી ટ્રાન્સફર માધ્યમ તરીકે હવાનો ઉપયોગ બેટરી મોડ્યુલમાંથી હવાને સીધી રીતે દાખલ કરવાનો છે જેથી તે ગરમીના વિસર્જનના હેતુને પ્રાપ્ત કરી શકે. સામાન્ય રીતે, પંખા, ઇનલેટ અને આઉટલેટ વેન્ટિલેશન અને અન્ય ઘટકો જરૂરી છે.
હવાના સેવનના વિવિધ સ્ત્રોતો અનુસાર, સામાન્ય રીતે નીચેના સ્વરૂપો હોય છે:
૧ બહારની હવાના વેન્ટિલેશન સાથે નિષ્ક્રિય ઠંડક
2. પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટ એર વેન્ટિલેશન માટે પેસિવ કૂલિંગ/હીટિંગ
૩. બહારની અથવા પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટની હવાનું સક્રિય ઠંડક/ગરમી
નિષ્ક્રિય સિસ્ટમનું 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 હવા શ્વાસમાં લેવા માટે કરી શકાય છે. જો ડ્રાઇવિંગ દરમિયાન બેટરીનું તાપમાન ખૂબ વધારે હોય અને પેસેન્જર કમ્પાર્ટમેન્ટમાં હવાની ઠંડક અસર સારી ન હોય, તો બહારથી ઠંડી હવા શ્વાસમાં લઈ શકાય છે જેથી તે ઠંડુ થઈ શકે.
સક્રિય સિસ્ટમ માટે, ગરમી અથવા ઠંડકના કાર્યો પૂરા પાડવા માટે એક અલગ સિસ્ટમ સ્થાપિત કરવાની જરૂર છે અને બેટરીની સ્થિતિ અનુસાર સ્વતંત્ર રીતે નિયંત્રિત થાય છે, જે વાહનના ઊર્જા વપરાશ અને ખર્ચમાં પણ વધારો કરે છે. વિવિધ સિસ્ટમોની પસંદગી મુખ્યત્વે બેટરીના ઉપયોગની જરૂરિયાતો પર આધારિત છે.
પ્રવાહીને ગરમીના સ્થાનાંતરણ માધ્યમ તરીકે રાખીને થર્મલ મેનેજમેન્ટ
પ્રવાહી માધ્યમ તરીકે ગરમીના સ્થાનાંતરણ માટે, મોડ્યુલ અને પ્રવાહી માધ્યમ, જેમ કે વોટર જેકેટ વચ્ચે ગરમી ટ્રાન્સફર સંચાર સ્થાપિત કરવો જરૂરી છે, જે સંવહન અને ગરમી વહનના સ્વરૂપમાં પરોક્ષ ગરમી અને ઠંડકનું સંચાલન કરે છે. ગરમી ટ્રાન્સફર માધ્યમ પાણી, ઇથિલિન ગ્લાયકોલ અથવા તો રેફ્રિજન્ટ પણ હોઈ શકે છે. ડાઇલેક્ટ્રિકના પ્રવાહીમાં ધ્રુવના ટુકડાને ડુબાડીને સીધી ગરમી ટ્રાન્સફર પણ થાય છે, પરંતુ શોર્ટ સર્કિટ ટાળવા માટે ઇન્સ્યુલેશન પગલાં લેવા જોઈએ.
નિષ્ક્રિય પ્રવાહી ઠંડક સામાન્ય રીતે પ્રવાહી-એમ્બિયન્ટ હવા ગરમી વિનિમયનો ઉપયોગ કરે છે અને પછી ગૌણ ગરમી વિનિમય માટે બેટરીમાં કોકૂન 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. ગરમી, પેસેન્જર કેબિન એર/એર કન્ડીશનીંગ રેફ્રિજન્ટ-પ્રવાહી માધ્યમ સાથે પ્રાથમિક ઠંડક.
હવા અને પ્રવાહી માધ્યમ ધરાવતી થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ માટે પંખા, પાણીના પંપ, હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ, હીટરની જરૂર પડે છે (પીટીસી એર હીટર), પાઇપલાઇન્સ અને અન્ય એસેસરીઝ માળખું ખૂબ મોટું અને જટિલ બનાવે છે, અને બેટરી ઉર્જાનો પણ ઉપયોગ કરે છે, એરે બેટરીની પાવર ઘનતા અને ઉર્જા ઘનતા ઓછી થાય છે.
(પીટીસી શીતકહીટર) વોટર-કૂલ્ડ બેટરી કૂલિંગ સિસ્ટમ બેટરીમાંથી બેટરી કૂલર દ્વારા એર-કંડિશનિંગ રેફ્રિજરેન્ટ સિસ્ટમમાં ગરમી ટ્રાન્સફર કરવા માટે શીતક (50% પાણી/50% ઇથિલિન ગ્લાયકોલ) નો ઉપયોગ કરે છે, અને પછી કન્ડેન્સર દ્વારા પર્યાવરણમાં પહોંચાડે છે. બેટરી કૂલર દ્વારા ગરમીના વિનિમય પછી આયાતી પાણીનું તાપમાન નીચા તાપમાન સુધી પહોંચવું સરળ છે, અને બેટરીને શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી તાપમાન શ્રેણીમાં કાર્ય કરવા માટે ગોઠવી શકાય છે; સિસ્ટમ સિદ્ધાંત આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. રેફ્રિજરેન્ટ સિસ્ટમના મુખ્ય ઘટકોમાં શામેલ છે: કન્ડેન્સર, ઇલેક્ટ્રિક કોમ્પ્રેસર, બાષ્પીભવન કરનાર, સ્ટોપ વાલ્વ સાથે વિસ્તરણ વાલ્વ, બેટરી કૂલર (સ્ટોપ વાલ્વ સાથે વિસ્તરણ વાલ્વ) અને એર કન્ડીશનીંગ પાઈપો, વગેરે; કૂલિંગ વોટર સર્કિટમાં શામેલ છે:ઇલેક્ટ્રિક પાણીનો પંપ, બેટરી (કૂલિંગ પ્લેટ્સ સહિત), બેટરી કુલર, પાણીની પાઈપો, વિસ્તરણ ટાંકી અને અન્ય એસેસરીઝ.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-૧૩-૨૦૨૩
