పవర్ బ్యాటరీ హీట్ ట్రాన్స్ఫర్ మీడియం యొక్క థర్మల్ మేనేజ్మెంట్ సిస్టమ్ యొక్క విశ్లేషణ

కొత్త శక్తి వాహనాల యొక్క కీలకమైన సాంకేతిక పరిజ్ఞానాలలో ఒకటి పవర్ బ్యాటరీలు. బ్యాటరీల నాణ్యత ఒకవైపు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల ధరను నిర్ణయిస్తుంది, మరోవైపు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల డ్రైవింగ్ పరిధిని నిర్ణయిస్తుంది. ఆమోదం మరియు వేగవంతమైన స్వీకరణకు కీలకమైన అంశం.

పవర్ బ్యాటరీల వినియోగ లక్షణాలు, అవసరాలు మరియు అప్లికేషన్ రంగాల ప్రకారం, స్వదేశంలో మరియు విదేశాలలో పవర్ బ్యాటరీల పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి రకాలు సుమారుగా: లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు, నికెల్-కాడ్మియం బ్యాటరీలు, నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్ బ్యాటరీలు, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు, ఇంధన కణాలు మొదలైనవి, వీటిలో లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల అభివృద్ధి అత్యంత శ్రద్ధను పొందుతుంది.

పవర్ బ్యాటరీ ఉష్ణ ఉత్పత్తి ప్రవర్తన

విద్యుత్ బ్యాటరీ మాడ్యూల్ యొక్క ఉష్ణ మూలం, ఉష్ణ ఉత్పత్తి రేటు, బ్యాటరీ ఉష్ణ సామర్థ్యం మరియు ఇతర సంబంధిత పారామితులు బ్యాటరీ యొక్క స్వభావంతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. బ్యాటరీ విడుదల చేసే వేడి బ్యాటరీ యొక్క రసాయన, యాంత్రిక మరియు విద్యుత్ స్వభావం మరియు లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ముఖ్యంగా ఎలక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్య యొక్క స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. బ్యాటరీ ప్రతిచర్యలో ఉత్పత్తి అయ్యే ఉష్ణ శక్తిని బ్యాటరీ ప్రతిచర్య వేడి Qr ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు; ఎలక్ట్రోకెమికల్ ధ్రువణత బ్యాటరీ యొక్క వాస్తవ వోల్టేజ్ దాని సమతౌల్య ఎలక్ట్రోమోటివ్ శక్తి నుండి వైదొలగడానికి కారణమవుతుంది మరియు బ్యాటరీ ధ్రువణత వల్ల కలిగే శక్తి నష్టం Qp ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. ప్రతిచర్య సమీకరణం ప్రకారం కొనసాగే బ్యాటరీ ప్రతిచర్యతో పాటు, కొన్ని వైపు ప్రతిచర్యలు కూడా ఉన్నాయి. సాధారణ వైపు ప్రతిచర్యలలో ఎలక్ట్రోలైట్ కుళ్ళిపోవడం మరియు బ్యాటరీ స్వీయ-ఉత్సర్గ ఉన్నాయి. ఈ ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి అయ్యే వైపు ప్రతిచర్య వేడి Qs. అదనంగా, ఏదైనా బ్యాటరీ తప్పనిసరిగా నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది కాబట్టి, కరెంట్ దాటినప్పుడు జూల్ వేడి Qj ఉత్పత్తి అవుతుంది. అందువల్ల, బ్యాటరీ యొక్క మొత్తం వేడి కింది అంశాల వేడి మొత్తం: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.

నిర్దిష్ట ఛార్జింగ్ (డిశ్చార్జింగ్) ప్రక్రియపై ఆధారపడి, బ్యాటరీ వేడిని ఉత్పత్తి చేయడానికి కారణమయ్యే ప్రధాన కారకాలు కూడా భిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, బ్యాటరీ సాధారణంగా ఛార్జ్ చేయబడినప్పుడు, Qr ప్రధాన కారకం; మరియు బ్యాటరీ ఛార్జింగ్ యొక్క తరువాతి దశలో, ఎలక్ట్రోలైట్ కుళ్ళిపోవడం వల్ల, సైడ్ రియాక్షన్లు సంభవించడం ప్రారంభమవుతుంది (సైడ్ రియాక్షన్ హీట్ Qs), బ్యాటరీ దాదాపు పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడి ఓవర్‌ఛార్జ్ చేయబడినప్పుడు, ప్రధానంగా ఎలక్ట్రోలైట్ కుళ్ళిపోవడం జరుగుతుంది, ఇక్కడ Qs ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది. జూల్ హీట్ Qj కరెంట్ మరియు రెసిస్టెన్స్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. సాధారణంగా ఉపయోగించే ఛార్జింగ్ పద్ధతి స్థిరమైన కరెంట్ కింద నిర్వహించబడుతుంది మరియు ఈ సమయంలో Qj అనేది ఒక నిర్దిష్ట విలువ. అయితే, ప్రారంభం మరియు త్వరణం సమయంలో, కరెంట్ సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. HEV కోసం, ఇది వందల ఆంపియర్‌లకు పదుల ఆంపియర్‌ల కరెంట్‌కు సమానం. ఈ సమయంలో, జూల్ హీట్ Qj చాలా పెద్దది మరియు బ్యాటరీ వేడి విడుదలకు ప్రధాన వనరుగా మారుతుంది.

ఉష్ణ నిర్వహణ నియంత్రణ దృక్కోణం నుండి, ఉష్ణ నిర్వహణ వ్యవస్థలను రెండు రకాలుగా విభజించవచ్చు: క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక. ఉష్ణ బదిలీ మాధ్యమం దృక్కోణం నుండి, ఉష్ణ నిర్వహణ వ్యవస్థలను ఇలా విభజించవచ్చు: గాలి-చల్లబడిన, ద్రవ-చల్లబడిన మరియు దశ-మార్పు ఉష్ణ నిల్వ.

ఉష్ణ బదిలీ మాధ్యమంగా గాలితో ఉష్ణ నిర్వహణ

ఉష్ణ బదిలీ మాధ్యమం ఉష్ణ నిర్వహణ వ్యవస్థ పనితీరు మరియు ఖర్చుపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. ఉష్ణ బదిలీ మాధ్యమంగా గాలిని ఉపయోగించడం అంటే వేడి వెదజల్లే ప్రయోజనాన్ని సాధించడానికి బ్యాటరీ మాడ్యూల్ ద్వారా ప్రవహించేలా గాలిని నేరుగా పరిచయం చేయడం. సాధారణంగా, ఫ్యాన్లు, ఇన్లెట్ మరియు అవుట్లెట్ వెంటిలేషన్ మరియు ఇతర భాగాలు అవసరం.
గాలి తీసుకోవడం యొక్క వివిధ వనరుల ప్రకారం, సాధారణంగా ఈ క్రింది రూపాలు ఉన్నాయి:
1 బయటి గాలి వెంటిలేషన్ తో నిష్క్రియాత్మక శీతలీకరణ
2. ప్రయాణీకుల కంపార్ట్‌మెంట్ గాలి వెంటిలేషన్ కోసం నిష్క్రియాత్మక శీతలీకరణ/తాపన
3. బయటి గాలి లేదా ప్రయాణీకుల కంపార్ట్‌మెంట్ గాలిని యాక్టివ్ కూలింగ్/వేడి చేయడం
నిష్క్రియాత్మక వ్యవస్థ నిర్మాణం సాపేక్షంగా సరళమైనది మరియు ఉన్న వాతావరణాన్ని నేరుగా ఉపయోగించుకుంటుంది. ఉదాహరణకు, శీతాకాలంలో బ్యాటరీని వేడి చేయవలసి వస్తే, ప్రయాణీకుల కంపార్ట్‌మెంట్‌లోని వేడి వాతావరణాన్ని గాలిని పీల్చుకోవడానికి ఉపయోగించవచ్చు. డ్రైవింగ్ చేసేటప్పుడు బ్యాటరీ ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటే మరియు ప్రయాణీకుల కంపార్ట్‌మెంట్‌లో గాలి శీతలీకరణ ప్రభావం బాగా లేకుంటే, బయటి నుండి చల్లని గాలిని పీల్చుకుని చల్లబరచవచ్చు.

యాక్టివ్ సిస్టమ్ కోసం, తాపన లేదా శీతలీకరణ విధులను అందించడానికి మరియు బ్యాటరీ స్థితి ప్రకారం స్వతంత్రంగా నియంత్రించబడటానికి ఒక ప్రత్యేక వ్యవస్థను ఏర్పాటు చేయాలి, ఇది వాహనం యొక్క శక్తి వినియోగం మరియు ధరను కూడా పెంచుతుంది. విభిన్న వ్యవస్థల ఎంపిక ప్రధానంగా బ్యాటరీ వినియోగ అవసరాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ద్రవాన్ని ఉష్ణ బదిలీ మాధ్యమంగా ఉపయోగించి ఉష్ణ నిర్వహణ

ద్రవాన్ని మాధ్యమంగా చేసుకుని ఉష్ణ బదిలీ కోసం, ఉష్ణప్రసరణ మరియు ఉష్ణ వాహకత రూపంలో పరోక్ష తాపన మరియు శీతలీకరణను నిర్వహించడానికి మాడ్యూల్ మరియు ద్రవ మాధ్యమం మధ్య నీటి జాకెట్ వంటి ఉష్ణ బదిలీ సంభాషణను ఏర్పాటు చేయడం అవసరం. ఉష్ణ బదిలీ మాధ్యమం నీరు, ఇథిలీన్ గ్లైకాల్ లేదా రిఫ్రిజెరాంట్ కూడా కావచ్చు. పోల్ ముక్కను డైఎలెక్ట్రిక్ ద్రవంలో ముంచడం ద్వారా ప్రత్యక్ష ఉష్ణ బదిలీ కూడా ఉంటుంది, అయితే షార్ట్ సర్క్యూట్‌ను నివారించడానికి ఇన్సులేషన్ చర్యలు తీసుకోవాలి.

నిష్క్రియాత్మక ద్రవ శీతలీకరణ సాధారణంగా ద్రవ-పరిసర వాయు ఉష్ణ మార్పిడిని ఉపయోగిస్తుంది మరియు తరువాత ద్వితీయ ఉష్ణ మార్పిడి కోసం బ్యాటరీలోకి కోకోన్‌లను ప్రవేశపెడుతుంది, అయితే క్రియాశీల శీతలీకరణ ఇంజిన్ శీతలకరణి-ద్రవ మాధ్యమ ఉష్ణ వినిమాయకాలను లేదా ప్రాథమిక శీతలీకరణను సాధించడానికి విద్యుత్ తాపన/థర్మల్ ఆయిల్ తాపనను ఉపయోగిస్తుంది. ప్రయాణీకుల క్యాబిన్ ఎయిర్/ఎయిర్ కండిషనింగ్ రిఫ్రిజెరాంట్-ద్రవ మాధ్యమంతో తాపన, ప్రాథమిక శీతలీకరణ.
గాలి మరియు ద్రవాన్ని మాధ్యమంగా కలిగి ఉన్న ఉష్ణ నిర్వహణ వ్యవస్థకు ఫ్యాన్లు, నీటి పంపులు, ఉష్ణ వినిమాయకాలు, హీటర్లు అవసరం (PTC ఎయిర్ హీటర్), పైప్‌లైన్‌లు మరియు ఇతర ఉపకరణాలు నిర్మాణాన్ని చాలా పెద్దదిగా మరియు సంక్లిష్టంగా చేస్తాయి మరియు బ్యాటరీ శక్తిని కూడా వినియోగిస్తాయి, శ్రేణి బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సాంద్రత మరియు శక్తి సాంద్రత తగ్గించబడతాయి.
(PTC కూలెంట్హీటర్) వాటర్-కూల్డ్ బ్యాటరీ కూలింగ్ సిస్టమ్ బ్యాటరీ నుండి ఎయిర్-కండిషనింగ్ రిఫ్రిజెరాంట్ సిస్టమ్‌కు బ్యాటరీ కూలర్ ద్వారా వేడిని బదిలీ చేయడానికి కూలెంట్ (50% నీరు/50% ఇథిలీన్ గ్లైకాల్)ను ఉపయోగిస్తుంది, ఆపై కండెన్సర్ ద్వారా పర్యావరణానికి వేడిని బదిలీ చేస్తుంది. బ్యాటరీ కూలర్ ద్వారా ఉష్ణ మార్పిడి తర్వాత దిగుమతి చేసుకున్న నీటి ఉష్ణోగ్రత తక్కువ ఉష్ణోగ్రతను చేరుకోవడం సులభం, మరియు బ్యాటరీని ఉత్తమ పని ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో పనిచేయడానికి సర్దుబాటు చేయవచ్చు; సిస్టమ్ సూత్రం చిత్రంలో చూపబడింది. రిఫ్రిజెరాంట్ సిస్టమ్ యొక్క ప్రధాన భాగాలు: కండెన్సర్, ఎలక్ట్రిక్ కంప్రెసర్, ఆవిరిపోరేటర్, స్టాప్ వాల్వ్‌తో విస్తరణ వాల్వ్, బ్యాటరీ కూలర్ (స్టాప్ వాల్వ్‌తో విస్తరణ వాల్వ్) మరియు ఎయిర్ కండిషనింగ్ పైపులు మొదలైనవి; శీతలీకరణ నీటి సర్క్యూట్‌లో ఇవి ఉన్నాయి:విద్యుత్ నీటి పంపు, బ్యాటరీ (కూలింగ్ ప్లేట్లతో సహా), బ్యాటరీ కూలర్లు, నీటి పైపులు, విస్తరణ ట్యాంకులు మరియు ఇతర ఉపకరణాలు.