నూతన శక్తి వాహనాల కోసం లిథియం బ్యాటరీ యొక్క ఉష్ణ నిర్వహణ సాంకేతికతపై పరిశోధన

1. నూతన శక్తి వాహనాల కోసం లిథియం బ్యాటరీల లక్షణాలు

లిథియం బ్యాటరీలు ప్రధానంగా తక్కువ స్వీయ-ఉత్సర్గ రేటు, అధిక శక్తి సాంద్రత, అధిక సైకిల్ సమయాలు మరియు వినియోగ సమయంలో అధిక నిర్వహణ సామర్థ్యం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటాయి. నూతన ఇంధన వాహనాలకు లిథియం బ్యాటరీలను ప్రధాన శక్తి పరికరంగా ఉపయోగించడం ఒక మంచి విద్యుత్ వనరును పొందడంతో సమానం. అందువల్ల, నూతన ఇంధన వాహనాల ప్రధాన భాగాల కూర్పులో, లిథియం బ్యాటరీ సెల్‌కు సంబంధించిన లిథియం బ్యాటరీ ప్యాక్ దాని అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రధాన భాగంగా మరియు శక్తిని అందించే కీలక భాగంగా మారింది. లిథియం బ్యాటరీల పని ప్రక్రియలో, పరిసర వాతావరణానికి సంబంధించి కొన్ని అవసరాలు ఉంటాయి. ప్రయోగాత్మక ఫలితాల ప్రకారం, సరైన పని ఉష్ణోగ్రత 20°C నుండి 40°C మధ్య ఉంచబడుతుంది. బ్యాటరీ చుట్టూ ఉన్న ఉష్ణోగ్రత నిర్దేశించిన పరిమితిని మించినప్పుడు, లిథియం బ్యాటరీ పనితీరు బాగా తగ్గిపోతుంది మరియు దాని సేవా జీవితం కూడా బాగా తగ్గిపోతుంది. లిథియం బ్యాటరీ చుట్టూ ఉన్న ఉష్ణోగ్రత చాలా తక్కువగా ఉన్నందున, తుది ఉత్సర్గ సామర్థ్యం మరియు ఉత్సర్గ వోల్టేజ్ ముందుగా నిర్దేశించిన ప్రమాణం నుండి వైదొలగుతాయి మరియు వాటిలో తీవ్రమైన తగ్గుదల ఉంటుంది.

పరిసర ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటే, లిథియం బ్యాటరీలో థర్మల్ రన్‌అవే సంభవించే సంభావ్యత బాగా పెరుగుతుంది, మరియు అంతర్గత వేడి ఒక నిర్దిష్ట ప్రదేశంలో కేంద్రీకృతమై, తీవ్రమైన ఉష్ణ సంచయ సమస్యలకు దారితీస్తుంది. ఈ వేడిని సజావుగా బయటకు పంపలేకపోతే, లిథియం బ్యాటరీ పనిచేసే సమయం పెరగడంతో పాటు, బ్యాటరీ పేలిపోయే ప్రమాదం ఉంది. ఈ భద్రతా ప్రమాదం వ్యక్తిగత భద్రతకు తీవ్రమైన ముప్పును కలిగిస్తుంది, కాబట్టి లిథియం బ్యాటరీలు పనిచేస్తున్నప్పుడు మొత్తం పరికరాల భద్రతా పనితీరును మెరుగుపరచడానికి తప్పనిసరిగా విద్యుదయస్కాంత శీతలీకరణ పరికరాలపై ఆధారపడాలి. పరిశోధకులు లిథియం బ్యాటరీల ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించేటప్పుడు, వేడిని బయటకు పంపడానికి మరియు లిథియం బ్యాటరీల సరైన పని ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించడానికి బాహ్య పరికరాలను హేతుబద్ధంగా ఉపయోగించాలని గమనించవచ్చు. ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ సంబంధిత ప్రమాణాలకు చేరుకున్న తర్వాత, నూతన శక్తి వాహనాల సురక్షిత డ్రైవింగ్ లక్ష్యానికి ముప్పు వాటిల్లే అవకాశం దాదాపుగా ఉండదు.

2. నూతన శక్తి వాహన పవర్ లిథియం బ్యాటరీ యొక్క ఉష్ణోత్పత్తి యంత్రాంగం

ఈ బ్యాటరీలను విద్యుత్ పరికరాలుగా ఉపయోగించగలిగినప్పటికీ, వాస్తవ వినియోగ ప్రక్రియలో వాటి మధ్య తేడాలు మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తాయి. కొన్ని బ్యాటరీలకు ఎక్కువ ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి, కాబట్టి కొత్త ఇంధన వాహన తయారీదారులు జాగ్రత్తగా ఎంచుకోవాలి. ఉదాహరణకు, లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ మధ్యస్థ శ్రేణికి తగినంత శక్తిని అందిస్తుంది, కానీ అది పనిచేస్తున్నప్పుడు చుట్టుపక్కల పర్యావరణానికి తీవ్ర నష్టం కలిగిస్తుంది, మరియు ఈ నష్టం తరువాత పూడ్చలేనిదిగా ఉంటుంది. అందువల్ల, పర్యావరణ భద్రతను కాపాడటానికి, దేశం లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలను నిషేధిత జాబితాలో చేర్చింది. అభివృద్ధి కాలంలో, నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్ బ్యాటరీలు మంచి అవకాశాలను పొందాయి, అభివృద్ధి సాంకేతికత క్రమంగా పరిపక్వం చెందింది మరియు వినియోగ పరిధి కూడా విస్తరించింది. అయితే, లిథియం బ్యాటరీలతో పోలిస్తే, దీని ప్రతికూలతలు కొద్దిగా స్పష్టంగా ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, సాధారణ బ్యాటరీ తయారీదారులు నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్ బ్యాటరీల ఉత్పత్తి వ్యయాన్ని నియంత్రించడం కష్టం. ఫలితంగా, మార్కెట్లో నికెల్-హైడ్రోజన్ బ్యాటరీల ధర అధికంగానే ఉంది. ధర-పనితీరు నిష్పత్తిని కోరుకునే కొన్ని కొత్త ఇంధన వాహన బ్రాండ్లు వాటిని వాహన విడిభాగాలుగా ఉపయోగించడాన్ని పరిగణించకపోవచ్చు. మరీ ముఖ్యంగా, లిథియం బ్యాటరీలతో పోలిస్తే Ni-MH బ్యాటరీలు పరిసర ఉష్ణోగ్రతకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల కారణంగా మంటలు అంటుకునే అవకాశం ఎక్కువగా ఉంటుంది. అనేక పోలికల తర్వాత, లిథియం బ్యాటరీలు ప్రత్యేకంగా నిలుస్తున్నాయి మరియు ఇప్పుడు నూతన ఇంధన వాహనాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

కొత్త శక్తి వాహనాలకు లిథియం బ్యాటరీలు శక్తిని అందించగలగడానికి ఖచ్చితమైన కారణం, వాటి ధన మరియు రుణ ఎలక్ట్రోడ్‌లలో క్రియాశీల పదార్థాలు ఉండటమే. పదార్థాలను నిరంతరం పొందుపరచడం మరియు వెలికితీయడం అనే ప్రక్రియలో, అధిక మొత్తంలో విద్యుత్ శక్తి లభిస్తుంది. ఆ తర్వాత, శక్తి మార్పిడి సూత్రం ప్రకారం, విద్యుత్ శక్తి మరియు గతి శక్తి పరస్పరం మార్పిడి చెంది, కొత్త శక్తి వాహనాలకు బలమైన శక్తిని అందిస్తాయి, తద్వారా వాహనం నడిచే లక్ష్యాన్ని సాధించగలవు. అదే సమయంలో, లిథియం బ్యాటరీ సెల్ రసాయన చర్యకు గురైనప్పుడు, అది ఉష్ణాన్ని గ్రహించి, విడుదల చేసి శక్తి మార్పిడిని పూర్తి చేసే పనిని కూడా చేస్తుంది. అదనంగా, లిథియం అణువు స్థిరంగా ఉండదు, అది ఎలక్ట్రోలైట్ మరియు డయాఫ్రమ్ మధ్య నిరంతరం కదలగలదు మరియు ధ్రువణ అంతర్గత నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది.

ఇప్పుడు, వేడి కూడా సముచితంగా విడుదల అవుతుంది. అయితే, కొత్త శక్తి వాహనాల లిథియం బ్యాటరీ చుట్టూ ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ సెపరేటర్ల విచ్ఛిన్నానికి సులభంగా దారితీస్తుంది. అంతేకాకుండా, కొత్త శక్తి లిథియం బ్యాటరీలో బహుళ బ్యాటరీ ప్యాక్‌లు ఉంటాయి. అన్ని బ్యాటరీ ప్యాక్‌ల ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే వేడి, ఒకే బ్యాటరీ నుండి వచ్చే వేడిని మించిపోతుంది. ఉష్ణోగ్రత ముందుగా నిర్ధారించిన విలువను మించినప్పుడు, బ్యాటరీ పేలిపోయే ప్రమాదం ఎక్కువగా ఉంటుంది.

3. బ్యాటరీ థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ యొక్క కీలక సాంకేతికతలు

నూతన ఇంధన వాహనాల బ్యాటరీ నిర్వహణ వ్యవస్థపై దేశ విదేశాలలో అధిక శ్రద్ధ కనబరిచి, అనేక పరిశోధనలు ప్రారంభించి, ఎన్నో ఫలితాలను సాధించారు. ఈ వ్యాసం నూతన ఇంధన వాహనాల బ్యాటరీ ఉష్ణ నిర్వహణ వ్యవస్థలో మిగిలి ఉన్న బ్యాటరీ శక్తిని ఖచ్చితంగా అంచనా వేయడం, బ్యాటరీ సమతుల్య నిర్వహణ మరియు వాటిలో ఉపయోగించే కీలక సాంకేతికతలపై దృష్టి సారిస్తుంది.ఉష్ణ నిర్వహణ వ్యవస్థ.

3.1 బ్యాటరీ థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ అవశేష శక్తి అంచనా పద్ధతి
SOC మూల్యాంకనంలో పరిశోధకులు చాలా శక్తిని మరియు శ్రమతో కూడిన ప్రయత్నాలను వెచ్చించారు. ప్రధానంగా ఆంపియర్-అవర్ ఇంటిగ్రల్ పద్ధతి, లీనియర్ మోడల్ పద్ధతి, న్యూరల్ నెట్‌వర్క్ పద్ధతి మరియు కల్మాన్ ఫిల్టర్ పద్ధతి వంటి శాస్త్రీయ డేటా అల్గారిథమ్‌లను ఉపయోగించి పెద్ద సంఖ్యలో అనుకరణ ప్రయోగాలు చేశారు. అయితే, ఈ పద్ధతిని వర్తింపజేసేటప్పుడు తరచుగా గణన దోషాలు సంభవిస్తాయి. ఈ దోషాన్ని సకాలంలో సరిదిద్దకపోతే, గణన ఫలితాల మధ్య అంతరం మరింత పెరుగుతుంది. ఈ లోపాన్ని పూరించడానికి, పరిశోధకులు సాధారణంగా అత్యంత కచ్చితమైన ఫలితాలను పొందడం కోసం, అన్షి మూల్యాంకన పద్ధతిని ఇతర పద్ధతులతో కలిపి ఒకదానికొకటి సరిచూసుకుంటారు. కచ్చితమైన డేటాతో, పరిశోధకులు బ్యాటరీ యొక్క డిశ్చార్జ్ కరెంట్‌ను ఖచ్చితంగా అంచనా వేయగలరు.

3.2 బ్యాటరీ థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ యొక్క సమతుల్య నిర్వహణ
బ్యాటరీ థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ యొక్క బ్యాలెన్స్ మేనేజ్‌మెంట్ ప్రధానంగా పవర్ బ్యాటరీలోని ప్రతి భాగం యొక్క వోల్టేజ్ మరియు పవర్‌ను సమన్వయం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. వేర్వేరు భాగాలలో వేర్వేరు బ్యాటరీలను ఉపయోగించిన తర్వాత, పవర్ మరియు వోల్టేజ్ భిన్నంగా ఉంటాయి. ఈ సమయంలో, రెండింటి మధ్య వ్యత్యాసాన్ని తొలగించడానికి బ్యాలెన్స్ మేనేజ్‌మెంట్‌ను ఉపయోగించాలి. అసంగతత్వం. ప్రస్తుతం అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే బ్యాలెన్స్ మేనేజ్‌మెంట్ టెక్నిక్

దీనిని ప్రధానంగా రెండు రకాలుగా విభజించారు: పాసివ్ ఈక్వలైజేషన్ మరియు యాక్టివ్ ఈక్వలైజేషన్. అప్లికేషన్ దృక్కోణం నుండి చూస్తే, ఈ రెండు రకాల ఈక్వలైజేషన్ పద్ధతులు ఉపయోగించే అమలు సూత్రాలు చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి.

(1) నిష్క్రియాత్మక సమతుల్యత. నిష్క్రియాత్మక సమతుల్యత సూత్రం బ్యాటరీ శక్తి మరియు వోల్టేజ్ మధ్య అనుపాత సంబంధాన్ని ఉపయోగించుకుంటుంది. ఇది ఒకే స్ట్రింగ్ బ్యాటరీల వోల్టేజ్ డేటాపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఈ రెండింటి మార్పిడి సాధారణంగా నిరోధక ఉత్సర్గం ద్వారా సాధించబడుతుంది: అధిక-శక్తి బ్యాటరీ యొక్క శక్తి నిరోధక తాపనం ద్వారా వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, తరువాత శక్తి నష్టాన్ని సాధించే లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి గాలి ద్వారా వెదజల్లబడుతుంది. అయితే, ఈ సమతుల్యత పద్ధతి బ్యాటరీ వినియోగ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచదు. అదనంగా, వేడి వెదజల్లడం అసమానంగా ఉంటే, అధిక వేడి సమస్య కారణంగా బ్యాటరీ థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ పనిని పూర్తి చేయలేకపోతుంది.

(2) యాక్టివ్ బ్యాలెన్స్. యాక్టివ్ బ్యాలెన్స్ అనేది పాసివ్ బ్యాలెన్స్ యొక్క మెరుగుపరచబడిన ఉత్పత్తి, ఇది పాసివ్ బ్యాలెన్స్ యొక్క ప్రతికూలతలను సరిచేస్తుంది. అమలు సూత్రం దృష్ట్యా, యాక్టివ్ ఈక్వలైజేషన్ సూత్రం పాసివ్ ఈక్వలైజేషన్ సూత్రాన్ని సూచించదు, కానీ పూర్తిగా భిన్నమైన కొత్త భావనను స్వీకరిస్తుంది: యాక్టివ్ ఈక్వలైజేషన్ బ్యాటరీ యొక్క విద్యుత్ శక్తిని ఉష్ణ శక్తిగా మార్చి వెదజల్లదు, తద్వారా అధిక శక్తి గల బ్యాటరీ నుండి తక్కువ శక్తి గల బ్యాటరీకి శక్తి బదిలీ చేయబడుతుంది. అంతేకాకుండా, ఈ రకమైన బదిలీ శక్తి పరిరక్షణ నియమాన్ని ఉల్లంఘించదు మరియు తక్కువ నష్టం, అధిక వినియోగ సామర్థ్యం మరియు శీఘ్ర ఫలితాలు వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటుంది. అయితే, బ్యాలెన్స్ నిర్వహణ యొక్క కూర్పు నిర్మాణం చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. బ్యాలెన్స్ పాయింట్‌ను సరిగ్గా నియంత్రించకపోతే, దాని అధిక పరిమాణం కారణంగా పవర్ బ్యాటరీ ప్యాక్‌కు కోలుకోలేని నష్టం జరగవచ్చు. మొత్తంగా చెప్పాలంటే, యాక్టివ్ బ్యాలెన్స్ నిర్వహణ మరియు పాసివ్ బ్యాలెన్స్ నిర్వహణ రెండింటికీ ప్రతికూలతలు మరియు ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. నిర్దిష్ట అనువర్తనాలలో, పరిశోధకులు లిథియం బ్యాటరీ ప్యాక్‌ల సామర్థ్యం మరియు స్ట్రింగ్‌ల సంఖ్య ప్రకారం ఎంపికలు చేసుకోవచ్చు. తక్కువ సామర్థ్యం, ​​తక్కువ సంఖ్యలో ఉండే లిథియం బ్యాటరీ ప్యాక్‌లు నిష్క్రియాత్మక సమతుల్య నిర్వహణకు అనుకూలంగా ఉంటాయి మరియు అధిక సామర్థ్యం, ​​అధిక సంఖ్యలో ఉండే పవర్ లిథియం బ్యాటరీ ప్యాక్‌లు క్రియాశీల సమతుల్య నిర్వహణకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.

3.3 బ్యాటరీ థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్‌లో ఉపయోగించే ప్రధాన సాంకేతికతలు
(1) బ్యాటరీ యొక్క సరైన ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత పరిధిని నిర్ణయించండి. థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ ప్రధానంగా బ్యాటరీ చుట్టూ ఉన్న ఉష్ణోగ్రతను సమన్వయం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, కాబట్టి థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ యొక్క అప్లికేషన్ ప్రభావాన్ని నిర్ధారించడానికి, బ్యాటరీ యొక్క పని ఉష్ణోగ్రతను నిర్ణయించడానికి పరిశోధకులు అభివృద్ధి చేసిన కీలక సాంకేతికత ప్రధానంగా ఉపయోగించబడుతుంది. బ్యాటరీ ఉష్ణోగ్రతను సరైన పరిధిలో ఉంచినంత కాలం, లిథియం బ్యాటరీ ఎల్లప్పుడూ ఉత్తమ పని స్థితిలో ఉంటుంది, కొత్త శక్తి వాహనాల ఆపరేషన్ కోసం తగినంత శక్తిని అందిస్తుంది. ఈ విధంగా, కొత్త శక్తి వాహనాల లిథియం బ్యాటరీ పనితీరు ఎల్లప్పుడూ అద్భుతమైన స్థితిలో ఉంటుంది.

(2) బ్యాటరీ ఉష్ణ పరిధి గణన మరియు ఉష్ణోగ్రత అంచనా. ఈ సాంకేతికతలో పెద్ద సంఖ్యలో గణిత నమూనా గణనలు ఉంటాయి. శాస్త్రవేత్తలు సంబంధిత గణన పద్ధతులను ఉపయోగించి బ్యాటరీ లోపల ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాన్ని పొందుతారు మరియు దీనిని ఆధారంగా చేసుకొని బ్యాటరీ యొక్క సాధ్యమయ్యే ఉష్ణ ప్రవర్తనను అంచనా వేస్తారు.

(3) ఉష్ణ బదిలీ మాధ్యమం ఎంపిక. థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ యొక్క ఉన్నతమైన పనితీరు ఉష్ణ బదిలీ మాధ్యమం ఎంపికపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రస్తుత కొత్త శక్తి వాహనాలలో చాలా వరకు శీతలీకరణ మాధ్యమంగా గాలి/కూలెంట్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ శీతలీకరణ పద్ధతి నిర్వహించడానికి సులభం, తయారీ ఖర్చు తక్కువగా ఉంటుంది మరియు బ్యాటరీ ఉష్ణ వెదజల్లుట యొక్క ఉద్దేశ్యాన్ని చక్కగా సాధించగలదు.PTC ఎయిర్ హీటర్/PTC కూలెంట్ హీటర్)

(4) సమాంతర వెంటిలేషన్ మరియు ఉష్ణ వెదజల్లు నిర్మాణ రూపకల్పనను అవలంబించండి. లిథియం బ్యాటరీ ప్యాక్‌ల మధ్య వెంటిలేషన్ మరియు ఉష్ణ వెదజల్లు రూపకల్పన గాలి ప్రవాహాన్ని విస్తరించగలదు, తద్వారా అది బ్యాటరీ ప్యాక్‌ల మధ్య సమానంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది, బ్యాటరీ మాడ్యూళ్ల మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాన్ని సమర్థవంతంగా పరిష్కరిస్తుంది.

(5) ఫ్యాన్ మరియు ఉష్ణోగ్రత కొలత స్థానం ఎంపిక. ఈ మాడ్యూల్‌లో, పరిశోధకులు సైద్ధాంతిక గణనలు చేయడానికి పెద్ద సంఖ్యలో ప్రయోగాలు చేశారు, ఆపై ఫ్యాన్ విద్యుత్ వినియోగ విలువలను పొందడానికి ద్రవ యంత్రశాస్త్ర పద్ధతులను ఉపయోగించారు. ఆ తర్వాత, బ్యాటరీ ఉష్ణోగ్రత డేటాను కచ్చితంగా పొందడానికి అత్యంత అనువైన ఉష్ణోగ్రత కొలత స్థానాన్ని కనుగొనడానికి పరిశోధకులు పరిమిత మూలకాలను ఉపయోగిస్తారు.