નવી ઉર્જા વાહનો માટે લિથિયમ બેટરીની થર્મલ મેનેજમેન્ટ ટેકનોલોજી પર સંશોધન

1. નવી ઉર્જા વાહનો માટે લિથિયમ બેટરીની લાક્ષણિકતાઓ

લિથિયમ બેટરીમાં મુખ્યત્વે ઓછા સ્વ-ડિસ્ચાર્જ દર, ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા, ઉચ્ચ ચક્ર સમય અને ઉપયોગ દરમિયાન ઉચ્ચ કાર્યકારી કાર્યક્ષમતાના ફાયદા છે. નવી ઉર્જા માટે મુખ્ય પાવર ઉપકરણ તરીકે લિથિયમ બેટરીનો ઉપયોગ કરવો એ સારા પાવર સ્ત્રોત મેળવવા સમાન છે. તેથી, નવા ઉર્જા વાહનોના મુખ્ય ઘટકોની રચનામાં, લિથિયમ બેટરી સેલ સાથે સંબંધિત લિથિયમ બેટરી પેક તેનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ મુખ્ય ઘટક અને શક્તિ પ્રદાન કરતો મુખ્ય ભાગ બની ગયો છે. લિથિયમ બેટરીની કાર્ય પ્રક્રિયા દરમિયાન, આસપાસના વાતાવરણ માટે ચોક્કસ આવશ્યકતાઓ છે. પ્રાયોગિક પરિણામો અનુસાર, શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી તાપમાન 20°C થી 40°C પર રાખવામાં આવે છે. એકવાર બેટરીની આસપાસનું તાપમાન નિર્દિષ્ટ મર્યાદા કરતાં વધી જાય, પછી લિથિયમ બેટરીનું પ્રદર્શન ખૂબ ઓછું થઈ જશે, અને સેવા જીવન ખૂબ ઓછું થઈ જશે. કારણ કે લિથિયમ બેટરીની આસપાસનું તાપમાન ખૂબ ઓછું છે, અંતિમ ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા અને ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ પ્રીસેટ ધોરણથી વિચલિત થશે, અને તીવ્ર ઘટાડો થશે.

જો આસપાસનું તાપમાન ખૂબ ઊંચું હોય, તો લિથિયમ બેટરીના થર્મલ રનઅવેની સંભાવના ઘણી વધી જશે, અને આંતરિક ગરમી ચોક્કસ સ્થાન પર એકઠી થશે, જેના કારણે ગરમીના સંચયની ગંભીર સમસ્યાઓ ઊભી થશે. જો ગરમીનો આ ભાગ સરળતાથી નિકાસ ન કરી શકાય, તો લિથિયમ બેટરીના કાર્યકારી સમયની સાથે, બેટરી વિસ્ફોટ થવાની સંભાવના રહે છે. આ સલામતીનો ખતરો વ્યક્તિગત સલામતી માટે મોટો ખતરો છે, તેથી લિથિયમ બેટરીઓએ કામ કરતી વખતે એકંદર સાધનોની સલામતી કામગીરી સુધારવા માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કૂલિંગ ઉપકરણો પર આધાર રાખવો જોઈએ. તે જોઈ શકાય છે કે જ્યારે સંશોધકો લિથિયમ બેટરીના તાપમાનને નિયંત્રિત કરે છે, ત્યારે તેઓએ ગરમી નિકાસ કરવા અને લિથિયમ બેટરીના શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી તાપમાનને નિયંત્રિત કરવા માટે બાહ્ય ઉપકરણોનો તર્કસંગત રીતે ઉપયોગ કરવો જોઈએ. તાપમાન નિયંત્રણ અનુરૂપ ધોરણો સુધી પહોંચ્યા પછી, નવા ઉર્જા વાહનોના સલામત ડ્રાઇવિંગ લક્ષ્યને ભાગ્યે જ ધમકી આપવામાં આવશે.

2. નવી ઉર્જા વાહન પાવર લિથિયમ બેટરીની ગરમી ઉત્પન્ન કરવાની પદ્ધતિ

જોકે આ બેટરીઓનો ઉપયોગ પાવર ડિવાઇસ તરીકે થઈ શકે છે, વાસ્તવિક ઉપયોગની પ્રક્રિયામાં, તેમની વચ્ચેના તફાવતો વધુ સ્પષ્ટ છે. કેટલીક બેટરીઓમાં વધુ ગેરફાયદા હોય છે, તેથી નવા ઉર્જા વાહન ઉત્પાદકોએ કાળજીપૂર્વક પસંદગી કરવી જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે, લીડ-એસિડ બેટરી મધ્યમ શાખા માટે પૂરતી શક્તિ પૂરી પાડે છે, પરંતુ તે તેના સંચાલન દરમિયાન આસપાસના વાતાવરણને મોટું નુકસાન પહોંચાડશે, અને આ નુકસાન પછીથી ભરપાઈ ન થઈ શકે તેવું હશે. તેથી, પર્યાવરણીય સુરક્ષાને સુરક્ષિત રાખવા માટે, દેશે લીડ-એસિડ બેટરીઓને પ્રતિબંધિત સૂચિમાં શામેલ કરી છે. વિકાસ સમયગાળા દરમિયાન, નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ બેટરીઓને સારી તકો મળી છે, વિકાસ તકનીક ધીમે ધીમે પરિપક્વ થઈ છે, અને એપ્લિકેશનનો અવકાશ પણ વિસ્તર્યો છે. જો કે, લિથિયમ બેટરીની તુલનામાં, તેના ગેરફાયદા થોડા સ્પષ્ટ છે. ઉદાહરણ તરીકે, સામાન્ય બેટરી ઉત્પાદકો માટે નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ બેટરીના ઉત્પાદન ખર્ચને નિયંત્રિત કરવું મુશ્કેલ છે. પરિણામે, બજારમાં નિકલ-હાઇડ્રોજન બેટરીની કિંમત ઊંચી રહી છે. કેટલીક નવી ઉર્જા વાહન બ્રાન્ડ્સ જે ખર્ચ પ્રદર્શનને અનુસરે છે તેઓ ભાગ્યે જ તેનો ઓટો પાર્ટ્સ તરીકે ઉપયોગ કરવાનું વિચારશે. વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, Ni-MH બેટરી લિથિયમ બેટરી કરતાં આસપાસના તાપમાન પ્રત્યે ઘણી વધુ સંવેદનશીલ હોય છે, અને ઊંચા તાપમાનને કારણે તેમાં આગ લાગવાની શક્યતા વધુ હોય છે. અનેક સરખામણીઓ પછી, લિથિયમ બેટરીઓ અલગ પડે છે અને હવે નવા ઉર્જા વાહનોમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

લિથિયમ બેટરી નવા ઉર્જા વાહનો માટે શક્તિ પૂરી પાડી શકે છે તેનું કારણ એ છે કે તેમના હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાં સક્રિય પદાર્થો હોય છે. સામગ્રીના સતત એમ્બેડિંગ અને નિષ્કર્ષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન, મોટી માત્રામાં વિદ્યુત ઊર્જા મેળવવામાં આવે છે, અને પછી ઊર્જા રૂપાંતરણના સિદ્ધાંત અનુસાર, વિદ્યુત ઊર્જા અને ગતિ ઊર્જાના વિનિમયનો હેતુ પ્રાપ્ત કરવા માટે, આમ નવી ઉર્જા વાહનોને મજબૂત શક્તિ પહોંચાડવાથી, કાર સાથે ચાલવાનો હેતુ પ્રાપ્ત થઈ શકે છે. તે જ સમયે, જ્યારે લિથિયમ બેટરી સેલ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તેમાં ગરમી શોષવાનું અને સંપૂર્ણ ઊર્જા રૂપાંતરણ માટે ગરમી છોડવાનું કાર્ય હશે. વધુમાં, લિથિયમ અણુ સ્થિર નથી, તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને ડાયાફ્રેમ વચ્ચે સતત આગળ વધી શકે છે, અને ધ્રુવીકરણ આંતરિક પ્રતિકાર છે.

હવે, ગરમી પણ યોગ્ય રીતે છોડવામાં આવશે. જો કે, નવા ઉર્જા વાહનોની લિથિયમ બેટરીની આસપાસનું તાપમાન ખૂબ વધારે છે, જે સરળતાથી હકારાત્મક અને નકારાત્મક વિભાજકોના વિઘટન તરફ દોરી શકે છે. વધુમાં, નવી ઉર્જા લિથિયમ બેટરીની રચના બહુવિધ બેટરી પેકથી બનેલી છે. બધા બેટરી પેક દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમી એક બેટરી કરતા ઘણી વધારે છે. જ્યારે તાપમાન પૂર્વનિર્ધારિત મૂલ્ય કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે બેટરી વિસ્ફોટ માટે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.

૩. બેટરી થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની મુખ્ય તકનીકો

નવી ઉર્જા વાહનોની બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ માટે, દેશ અને વિદેશમાં બંનેએ ખૂબ ધ્યાન આપ્યું છે, સંશોધનની શ્રેણી શરૂ કરી છે, અને ઘણા પરિણામો પ્રાપ્ત કર્યા છે. આ લેખ નવી ઉર્જા વાહન બેટરી થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની બાકી રહેલી બેટરી પાવરના સચોટ મૂલ્યાંકન, બેટરી બેલેન્સ મેનેજમેન્ટ અને તેમાં લાગુ કરાયેલી મુખ્ય તકનીકો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે.થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ.

૩.૧ બેટરી થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ શેષ પાવર મૂલ્યાંકન પદ્ધતિ
સંશોધકોએ SOC મૂલ્યાંકનમાં ઘણી ઉર્જા અને ઉદ્યમી પ્રયાસોનું રોકાણ કર્યું છે, મુખ્યત્વે એમ્પીયર-અવર ઇન્ટિગ્રલ પદ્ધતિ, રેખીય મોડેલ પદ્ધતિ, ન્યુરલ નેટવર્ક પદ્ધતિ અને કાલમેન ફિલ્ટર પદ્ધતિ જેવા વૈજ્ઞાનિક ડેટા અલ્ગોરિધમ્સનો ઉપયોગ કરીને મોટી સંખ્યામાં સિમ્યુલેશન પ્રયોગો કર્યા છે. જો કે, આ પદ્ધતિના ઉપયોગ દરમિયાન ગણતરીની ભૂલો ઘણીવાર થાય છે. જો ભૂલને સમયસર સુધારવામાં નહીં આવે, તો ગણતરીના પરિણામો વચ્ચેનું અંતર મોટું અને મોટું થતું જશે. આ ખામીને ભરવા માટે, સંશોધકો સામાન્ય રીતે અંશી મૂલ્યાંકન પદ્ધતિને એકબીજાને ચકાસવા માટે અન્ય પદ્ધતિઓ સાથે જોડે છે, જેથી સૌથી સચોટ પરિણામો મેળવી શકાય. સચોટ ડેટા સાથે, સંશોધકો બેટરીના ડિસ્ચાર્જ કરંટનો ચોક્કસ અંદાજ લગાવી શકે છે.

૩.૨ બેટરી થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનું સંતુલિત સંચાલન
બેટરી થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમના બેલેન્સ મેનેજમેન્ટનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પાવર બેટરીના દરેક ભાગના વોલ્ટેજ અને પાવરનું સંકલન કરવા માટે થાય છે. વિવિધ ભાગોમાં અલગ અલગ બેટરીનો ઉપયોગ કર્યા પછી, પાવર અને વોલ્ટેજ અલગ હશે. આ સમયે, બેલેન્સ મેનેજમેન્ટનો ઉપયોગ બંને વચ્ચેના તફાવતને દૂર કરવા માટે થવો જોઈએ. અસંગતતા. હાલમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી બેલેન્સ મેનેજમેન્ટ તકનીક

તે મુખ્યત્વે બે પ્રકારોમાં વહેંચાયેલું છે: નિષ્ક્રિય સમાનીકરણ અને સક્રિય સમાનીકરણ. એપ્લિકેશનના દૃષ્ટિકોણથી, આ બે પ્રકારની સમાનીકરણ પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા અમલીકરણ સિદ્ધાંતો તદ્દન અલગ છે.

(1) નિષ્ક્રિય સંતુલન. નિષ્ક્રિય સમાનતાનો સિદ્ધાંત બેટરીના એક જ સ્ટ્રિંગના વોલ્ટેજ ડેટાના આધારે બેટરી પાવર અને વોલ્ટેજ વચ્ચેના પ્રમાણસર સંબંધનો ઉપયોગ કરે છે, અને બંનેનું રૂપાંતર સામાન્ય રીતે પ્રતિકાર ડિસ્ચાર્જ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે: ઉચ્ચ-શક્તિવાળી બેટરીની ઊર્જા પ્રતિકાર ગરમી દ્વારા ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, પછી ઊર્જા નુકશાનના હેતુને પ્રાપ્ત કરવા માટે હવામાં વિસર્જન કરે છે. જો કે, આ સમાનતા પદ્ધતિ બેટરીના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરતી નથી. વધુમાં, જો ગરમીનું વિસર્જન અસમાન હોય, તો ઓવરહિટીંગની સમસ્યાને કારણે બેટરી બેટરી થર્મલ મેનેજમેન્ટનું કાર્ય પૂર્ણ કરી શકશે નહીં.

(2) સક્રિય સંતુલન. સક્રિય સંતુલન એ નિષ્ક્રિય સંતુલનનું અપગ્રેડ કરેલું ઉત્પાદન છે, જે નિષ્ક્રિય સંતુલનના ગેરફાયદાને ભરપાઈ કરે છે. અનુભૂતિ સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી, સક્રિય સમાનતાનો સિદ્ધાંત નિષ્ક્રિય સમાનતાના સિદ્ધાંતનો ઉલ્લેખ કરતું નથી, પરંતુ એક સંપૂર્ણપણે અલગ નવી વિભાવના અપનાવે છે: સક્રિય સમાનતા બેટરીની વિદ્યુત ઊર્જાને ગરમી ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરતી નથી અને તેને વિખેરી નાખે છે, જેથી ઉચ્ચ ઊર્જા ટ્રાન્સફર થાય છે. બેટરીમાંથી ઊર્જા ઓછી ઊર્જા બેટરીમાં ટ્રાન્સફર થાય છે. વધુમાં, આ પ્રકારનું ટ્રાન્સમિશન ઊર્જા સંરક્ષણના કાયદાનું ઉલ્લંઘન કરતું નથી, અને તેમાં ઓછા નુકસાન, ઉચ્ચ ઉપયોગ કાર્યક્ષમતા અને ઝડપી પરિણામોના ફાયદા છે. જો કે, સંતુલન વ્યવસ્થાપનની રચના માળખું પ્રમાણમાં જટિલ છે. જો સંતુલન બિંદુ યોગ્ય રીતે નિયંત્રિત ન હોય, તો તે તેના અતિશય કદને કારણે પાવર બેટરી પેકને બદલી ન શકાય તેવું નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. સારાંશમાં, સક્રિય સંતુલન વ્યવસ્થાપન અને નિષ્ક્રિય સંતુલન વ્યવસ્થાપન બંનેના ગેરફાયદા અને ફાયદા છે. ચોક્કસ એપ્લિકેશનોમાં, સંશોધકો લિથિયમ બેટરી પેકની ક્ષમતા અને તારોની સંખ્યા અનુસાર પસંદગીઓ કરી શકે છે. ઓછી-ક્ષમતાવાળા, ઓછી-સંખ્યાવાળા લિથિયમ બેટરી પેક નિષ્ક્રિય સમાનીકરણ વ્યવસ્થાપન માટે યોગ્ય છે, અને ઉચ્ચ-ક્ષમતાવાળા, ઉચ્ચ-સંખ્યાવાળા પાવર લિથિયમ બેટરી પેક સક્રિય સમાનીકરણ વ્યવસ્થાપન માટે યોગ્ય છે.

૩.૩ બેટરી થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમમાં વપરાતી મુખ્ય તકનીકો
(1) બેટરીની શ્રેષ્ઠ ઓપરેટિંગ તાપમાન શ્રેણી નક્કી કરો. થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે બેટરીની આસપાસના તાપમાનનું સંકલન કરવા માટે થાય છે, તેથી થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની એપ્લિકેશન અસર સુનિશ્ચિત કરવા માટે, સંશોધકો દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલી મુખ્ય તકનીકનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે બેટરીના કાર્યકારી તાપમાનને નક્કી કરવા માટે થાય છે. જ્યાં સુધી બેટરીનું તાપમાન યોગ્ય શ્રેણીમાં રાખવામાં આવે છે, ત્યાં સુધી લિથિયમ બેટરી હંમેશા શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી સ્થિતિમાં રહી શકે છે, જે નવા ઉર્જા વાહનોના સંચાલન માટે પૂરતી શક્તિ પૂરી પાડે છે. આ રીતે, નવા ઉર્જા વાહનોનું લિથિયમ બેટરી પ્રદર્શન હંમેશા ઉત્તમ સ્થિતિમાં રહી શકે છે.

(2) બેટરી થર્મલ રેન્જ ગણતરી અને તાપમાન આગાહી. આ ટેકનોલોજીમાં મોટી સંખ્યામાં ગાણિતિક મોડેલ ગણતરીઓનો સમાવેશ થાય છે. વૈજ્ઞાનિકો બેટરીની અંદર તાપમાન તફાવત મેળવવા માટે અનુરૂપ ગણતરી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરે છે, અને બેટરીના સંભવિત થર્મલ વર્તનની આગાહી કરવા માટે આનો ઉપયોગ કરે છે.

(૩) ગરમી ટ્રાન્સફર માધ્યમની પસંદગી. થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનું શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન ગરમી ટ્રાન્સફર માધ્યમની પસંદગી પર આધાર રાખે છે. મોટાભાગના વર્તમાન નવા ઉર્જા વાહનો ઠંડક માધ્યમ તરીકે હવા/શીતકનો ઉપયોગ કરે છે. આ ઠંડક પદ્ધતિ ચલાવવા માટે સરળ છે, ઉત્પાદન ખર્ચ ઓછો છે, અને બેટરી ગરમીના વિસર્જનનો હેતુ સારી રીતે પ્રાપ્ત કરી શકે છે.પીટીસી એર હીટર/પીટીસી શીતક હીટર)

(૪) સમાંતર વેન્ટિલેશન અને ગરમીના વિસર્જન માળખાની ડિઝાઇન અપનાવો. લિથિયમ બેટરી પેક વચ્ચે વેન્ટિલેશન અને ગરમીના વિસર્જનની ડિઝાઇન હવાના પ્રવાહને વિસ્તૃત કરી શકે છે જેથી તે બેટરી પેકમાં સમાનરૂપે વિતરિત થઈ શકે, બેટરી મોડ્યુલો વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને અસરકારક રીતે હલ કરી શકે.

(5) પંખા અને તાપમાન માપન બિંદુની પસંદગી. આ મોડ્યુલમાં, સંશોધકોએ સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓ કરવા માટે મોટી સંખ્યામાં પ્રયોગોનો ઉપયોગ કર્યો, અને પછી પંખાના પાવર વપરાશ મૂલ્યો મેળવવા માટે પ્રવાહી મિકેનિક્સ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કર્યો. ત્યારબાદ, સંશોધકો બેટરી તાપમાન ડેટા સચોટ રીતે મેળવવા માટે સૌથી યોગ્ય તાપમાન માપન બિંદુ શોધવા માટે મર્યાદિત તત્વોનો ઉપયોગ કરશે.