പവർ ബാറ്ററി ഹീറ്റ് ട്രാൻസ്ഫർ മീഡിയത്തിന്റെ തെർമൽ മാനേജ്മെന്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ വിശകലനം

പുതിയ ഊർജ്ജ വാഹനങ്ങളുടെ പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ ഒന്ന് പവർ ബാറ്ററികളാണ്. ഒരു വശത്ത് ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ വില നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ബാറ്ററികളുടെ ഗുണനിലവാരമാണ്, മറുവശത്ത് ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ ഡ്രൈവിംഗ് ശ്രേണിയും. സ്വീകാര്യതയ്ക്കും വേഗത്തിലുള്ള സ്വീകാര്യതയ്ക്കും പ്രധാന ഘടകം.

പവർ ബാറ്ററികളുടെ ഉപയോഗ സവിശേഷതകൾ, ആവശ്യകതകൾ, പ്രയോഗ മേഖലകൾ എന്നിവ അനുസരിച്ച്, സ്വദേശത്തും വിദേശത്തുമുള്ള പവർ ബാറ്ററികളുടെ ഗവേഷണ-വികസന തരങ്ങൾ ഏകദേശം ഇവയാണ്: ലെഡ്-ആസിഡ് ബാറ്ററികൾ, നിക്കൽ-കാഡ്മിയം ബാറ്ററികൾ, നിക്കൽ-മെറ്റൽ ഹൈഡ്രൈഡ് ബാറ്ററികൾ, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ, ഇന്ധന സെല്ലുകൾ മുതലായവ, അവയിൽ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ വികസനം ഏറ്റവും കൂടുതൽ ശ്രദ്ധ നേടുന്നു.

പവർ ബാറ്ററി താപ ഉൽ‌പാദന സ്വഭാവം

പവർ ബാറ്ററി മൊഡ്യൂളിന്റെ താപ സ്രോതസ്സ്, താപ ഉൽ‌പാദന നിരക്ക്, ബാറ്ററി താപ ശേഷി, മറ്റ് അനുബന്ധ പാരാമീറ്ററുകൾ എന്നിവ ബാറ്ററിയുടെ സ്വഭാവവുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ബാറ്ററി പുറത്തുവിടുന്ന താപം ബാറ്ററിയുടെ രാസ, മെക്കാനിക്കൽ, വൈദ്യുത സ്വഭാവത്തെയും സവിശേഷതകളെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ സ്വഭാവം. ബാറ്ററി പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന താപ ഊർജ്ജം ബാറ്ററി പ്രതിപ്രവർത്തന താപ Qr വഴി പ്രകടിപ്പിക്കാൻ കഴിയും; ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ധ്രുവീകരണം ബാറ്ററിയുടെ യഥാർത്ഥ വോൾട്ടേജ് അതിന്റെ സന്തുലിത ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ബലത്തിൽ നിന്ന് വ്യതിചലിക്കാൻ കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ ബാറ്ററി ധ്രുവീകരണം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഊർജ്ജ നഷ്ടം Qp വഴി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. പ്രതിപ്രവർത്തന സമവാക്യം അനുസരിച്ച് തുടരുന്ന ബാറ്ററി പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് പുറമേ, ചില സൈഡ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളും ഉണ്ട്. സാധാരണ സൈഡ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടനവും ബാറ്ററി സെൽഫ്-ഡിസ്ചാർജും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന സൈഡ് പ്രതിപ്രവർത്തന താപം Qs ആണ്. കൂടാതെ, ഏതൊരു ബാറ്ററിക്കും അനിവാര്യമായും പ്രതിരോധം ഉണ്ടാകുമെന്നതിനാൽ, കറന്റ് കടന്നുപോകുമ്പോൾ ജൂൾ ഹീറ്റ് Qj ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടും. അതിനാൽ, ഒരു ബാറ്ററിയുടെ ആകെ താപം ഇനിപ്പറയുന്ന വശങ്ങളുടെ താപത്തിന്റെ ആകെത്തുകയാണ്: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.

നിർദ്ദിഷ്ട ചാർജിംഗ് (ഡിസ്ചാർജ്) പ്രക്രിയയെ ആശ്രയിച്ച്, ബാറ്ററി താപം ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങളും വ്യത്യസ്തമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ബാറ്ററി സാധാരണയായി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, Qr ആണ് പ്രബലമായ ഘടകം; ബാറ്ററി ചാർജിംഗിന്റെ പിന്നീടുള്ള ഘട്ടത്തിൽ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിഘടനം കാരണം, സൈഡ് റിയാക്ഷൻസ് സംഭവിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു (സൈഡ് റിയാക്ഷൻ ഹീറ്റ് Qs ആണ്), ബാറ്ററി ഏതാണ്ട് പൂർണ്ണമായും ചാർജ് ചെയ്ത് അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, പ്രധാനമായും സംഭവിക്കുന്നത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടനമാണ്, ഇവിടെ Qs ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു. ജൂൾ ഹീറ്റ് Qj കറന്റിനെയും പ്രതിരോധത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ചാർജിംഗ് രീതി സ്ഥിരമായ വൈദ്യുതധാരയിലാണ് നടത്തുന്നത്, ഈ സമയത്ത് Qj ഒരു പ്രത്യേക മൂല്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, സ്റ്റാർട്ട്-അപ്പ്, ആക്സിലറേഷൻ സമയത്ത്, കറന്റ് താരതമ്യേന ഉയർന്നതാണ്. HEV-യെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ഇത് നൂറുകണക്കിന് ആമ്പിയറുകൾക്ക് പതിനായിരക്കണക്കിന് ആമ്പിയറുകൾക്ക് തുല്യമാണ്. ഈ സമയത്ത്, ജൂൾ ഹീറ്റ് Qj വളരെ വലുതാണ്, കൂടാതെ ബാറ്ററി താപ പ്രകാശനത്തിന്റെ പ്രധാന ഉറവിടമായി മാറുന്നു.

താപ മാനേജ്മെന്റ് നിയന്ത്രണത്തിന്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, താപ മാനേജ്മെന്റ് സിസ്റ്റങ്ങളെ രണ്ട് തരങ്ങളായി തിരിക്കാം: സജീവവും നിഷ്ക്രിയവും. താപ കൈമാറ്റ മാധ്യമത്തിന്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, താപ മാനേജ്മെന്റ് സിസ്റ്റങ്ങളെ ഇവയായി തിരിക്കാം: എയർ-കൂൾഡ്, ലിക്വിഡ്-കൂൾഡ്, ഫേസ്-ചേഞ്ച് തെർമൽ സ്റ്റോറേജ്.

താപ കൈമാറ്റ മാധ്യമമായി വായു ഉപയോഗിച്ചുള്ള താപ മാനേജ്മെന്റ്

താപ കൈമാറ്റ മാധ്യമം താപ മാനേജ്മെന്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ പ്രകടനത്തിലും ചെലവിലും കാര്യമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. താപ കൈമാറ്റ മാധ്യമമായി വായുവിന്റെ ഉപയോഗം വായുവിനെ നേരിട്ട് പരിചയപ്പെടുത്തുക എന്നതാണ്, അങ്ങനെ താപ വിസർജ്ജനത്തിന്റെ ലക്ഷ്യം കൈവരിക്കുന്നതിന് അത് ബാറ്ററി മൊഡ്യൂളിലൂടെ ഒഴുകുന്നു. സാധാരണയായി, ഫാനുകൾ, ഇൻലെറ്റ്, ഔട്ട്ലെറ്റ് വെന്റിലേഷൻ, മറ്റ് ഘടകങ്ങൾ എന്നിവ ആവശ്യമാണ്.
വായു ഉപഭോഗത്തിന്റെ വ്യത്യസ്ത സ്രോതസ്സുകൾ അനുസരിച്ച്, സാധാരണയായി ഇനിപ്പറയുന്ന രൂപങ്ങളുണ്ട്:
1 പുറത്തെ വായുസഞ്ചാരത്തോടുകൂടിയ നിഷ്ക്രിയ തണുപ്പിക്കൽ
2. പാസഞ്ചർ കമ്പാർട്ടുമെന്റിലെ വായു വായുസഞ്ചാരത്തിനായി നിഷ്ക്രിയ തണുപ്പിക്കൽ/താപനം
3. പുറത്തെ വായുവിന്റെയോ പാസഞ്ചർ കമ്പാർട്ടുമെന്റിന്റെയോ സജീവമായ തണുപ്പിക്കൽ/ചൂടാക്കൽ
നിഷ്ക്രിയ സംവിധാനത്തിന്റെ ഘടന താരതമ്യേന ലളിതവും നിലവിലുള്ള പരിസ്ഥിതിയെ നേരിട്ട് ഉപയോഗിക്കുന്നതുമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ശൈത്യകാലത്ത് ബാറ്ററി ചൂടാക്കേണ്ടതുണ്ടെങ്കിൽ, പാസഞ്ചർ കമ്പാർട്ടുമെന്റിലെ ചൂടുള്ള അന്തരീക്ഷം വായു ശ്വസിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. വാഹനമോടിക്കുമ്പോൾ ബാറ്ററിയുടെ താപനില വളരെ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, പാസഞ്ചർ കമ്പാർട്ടുമെന്റിലെ വായുവിന്റെ തണുപ്പിക്കൽ പ്രഭാവം നല്ലതല്ലെങ്കിൽ, പുറത്തുനിന്നുള്ള തണുത്ത വായു ശ്വസിച്ച് തണുപ്പിക്കാം.

സജീവമായ സിസ്റ്റത്തിന്, ചൂടാക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ തണുപ്പിക്കൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നൽകുന്നതിന് ഒരു പ്രത്യേക സംവിധാനം സ്ഥാപിക്കേണ്ടതുണ്ട്, കൂടാതെ ബാറ്ററി നില അനുസരിച്ച് സ്വതന്ത്രമായി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുകയും വേണം, ഇത് വാഹനത്തിന്റെ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗവും ചെലവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത സിസ്റ്റങ്ങളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് പ്രധാനമായും ബാറ്ററിയുടെ ഉപയോഗ ആവശ്യകതകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ദ്രാവകം താപ കൈമാറ്റ മാധ്യമമായി ഉപയോഗിച്ചുള്ള താപ മാനേജ്മെന്റ്

ദ്രാവകം മാധ്യമമായി ഉപയോഗിച്ചുള്ള താപ കൈമാറ്റത്തിന്, മൊഡ്യൂളിനും ദ്രാവക മാധ്യമത്തിനും ഇടയിൽ ഒരു താപ കൈമാറ്റ ആശയവിനിമയം സ്ഥാപിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു വാട്ടർ ജാക്കറ്റ്, സംവഹനത്തിന്റെയും താപ ചാലകത്തിന്റെയും രൂപത്തിൽ പരോക്ഷ ചൂടാക്കലും തണുപ്പും നടത്തുന്നതിന്. താപ കൈമാറ്റ മാധ്യമം വെള്ളം, എഥിലീൻ ഗ്ലൈക്കോൾ അല്ലെങ്കിൽ റഫ്രിജറന്റ് ആകാം. ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ദ്രാവകത്തിൽ പോൾ പീസ് മുക്കി നേരിട്ടുള്ള താപ കൈമാറ്റവും ഉണ്ട്, എന്നാൽ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ഒഴിവാക്കാൻ ഇൻസുലേഷൻ നടപടികൾ സ്വീകരിക്കണം.

പാസീവ് ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് സാധാരണയായി ലിക്വിഡ്-ആംബിയന്റ് എയർ ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ച് ഉപയോഗിക്കുന്നു, തുടർന്ന് സെക്കൻഡറി ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചിനായി ബാറ്ററിയിലേക്ക് കൊക്കൂണുകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു, അതേസമയം ആക്റ്റീവ് കൂളിംഗ് പ്രൈമറി കൂളിംഗ് നേടുന്നതിന് എഞ്ചിൻ കൂളന്റ്-ലിക്വിഡ് മീഡിയം ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഇലക്ട്രിക് ഹീറ്റിംഗ്/തെർമൽ ഓയിൽ ഹീറ്റിംഗ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. പാസഞ്ചർ ക്യാബിൻ എയർ/എയർ കണ്ടീഷനിംഗ് റഫ്രിജറന്റ്-ലിക്വിഡ് മീഡിയം ഉപയോഗിച്ച് ഹീറ്റിംഗ്, പ്രൈമറി കൂളിംഗ്.
വായുവും ദ്രാവകവും മാധ്യമമായുള്ള താപ മാനേജ്മെന്റ് സിസ്റ്റത്തിന് ഫാനുകൾ, വാട്ടർ പമ്പുകൾ, ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ, ഹീറ്ററുകൾ (പി‌ടി‌സി എയർ ഹീറ്റർ), പൈപ്പ്‌ലൈനുകളും മറ്റ് ആക്സസറികളും ഘടനയെ വളരെ വലുതും സങ്കീർണ്ണവുമാക്കുന്നു, കൂടാതെ ബാറ്ററി ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്നു, അറേ ബാറ്ററിയുടെ പവർ സാന്ദ്രതയും ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും കുറയുന്നു.
(പി‌ടി‌സി കൂളന്റ്ഹീറ്റർ) വാട്ടർ-കൂൾഡ് ബാറ്ററി കൂളിംഗ് സിസ്റ്റം കൂളന്റ് (50% വെള്ളം/50% എഥിലീൻ ഗ്ലൈക്കോൾ) ഉപയോഗിച്ച് ബാറ്ററിയിൽ നിന്ന് ബാറ്ററി കൂളർ വഴി എയർ കണ്ടീഷനിംഗ് റഫ്രിജറന്റ് സിസ്റ്റത്തിലേക്കും പിന്നീട് കണ്ടൻസർ വഴി പരിസ്ഥിതിയിലേക്കും താപം കൈമാറുന്നു. ബാറ്ററി കൂളർ വഴി ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചിനുശേഷം ഇറക്കുമതി ചെയ്ത ജലത്തിന്റെ താപനില കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ എത്താൻ എളുപ്പമാണ്, കൂടാതെ മികച്ച പ്രവർത്തന താപനില പരിധിയിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ ബാറ്ററി ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും; സിസ്റ്റം തത്വം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. റഫ്രിജറന്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: കണ്ടൻസർ, ഇലക്ട്രിക് കംപ്രസ്സർ, ബാഷ്പീകരണം, സ്റ്റോപ്പ് വാൽവുള്ള എക്സ്പാൻഷൻ വാൽവ്, ബാറ്ററി കൂളർ (സ്റ്റോപ്പ് വാൽവുള്ള എക്സ്പാൻഷൻ വാൽവ്), എയർ കണ്ടീഷനിംഗ് പൈപ്പുകൾ മുതലായവ; കൂളിംഗ് വാട്ടർ സർക്യൂട്ടിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:ഇലക്ട്രിക് വാട്ടർ പമ്പ്, ബാറ്ററി (കൂളിംഗ് പ്ലേറ്റുകൾ ഉൾപ്പെടെ), ബാറ്ററി കൂളറുകൾ, വാട്ടർ പൈപ്പുകൾ, എക്സ്പാൻഷൻ ടാങ്കുകൾ, മറ്റ് ആക്സസറികൾ.