थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम का है?

थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम का है?

बैटरी के प्रदर्शन पर तापमान के प्रभाव के आधार पर बैटरी थर्मल प्रबंधन, बैटरी के विद्युत रासायनिक विशेषताओं और हीट पीढ़ी के तंत्र के साथ संयुक्त, और एक विशिष्ट बैटरी के इष्टतम आवेश / डिस्चार्ज तापमान सीमा म आधारित है, एक ऐसी तकनीक है जो बैटरी ऑपरेशन के दौरान अत्यधिक उच्च या कम तापमान के कारण गर्मी के प्रशंसा या थर्मल भगोड़ा को संबोधित करत है। ई तर्कसंगत डिजाइन के माध्यम से हासिल कीन जात है अउर सामग्री विज्ञान, इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री, गर्मी हस्तांतरण, आणविक गतिशीलता, अउर दूसर विषयन मा आधारित है। बैटरी पैक के लिए अच्छा प्रदर्शन बनाए रखने के लिए एक उचित संचालन तापमान सीमा बनाए रखना जरूरी है। इसिलए, लिथियम - आयाकरण बैटरी पैक के लिए एक उचित थर्मल प्रबंधन योजना डिजाइन करना बैटरी सिस्टम के समग्र प्रदर्शन म सुधार के लिए बहुत महत्व है।

बैटरी पैक थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम म निम्नलिखित पांच मुख्य कार्य होत है: ① सटीक माप अउर बैटरी के तापमान का निगरानी; ② कारगर ऊष्णामय पदार्थ का फैलाव और वेंटिलेशन जब बैटरी पैक का तापमान बहुत अधिक है; ③ तेजी से कम - तापमान के स्थिति म ④ प्रभावी वेंटिलेशन जब हानिकारक गैस उत्पन्न होत है; और ⑤ बैटरी पैक के भीतर एक समान तापमान वितरण सुनिश्चित करना।

एक उच्च - परफॉर्मेंस बैटरी पैक थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम कय व्यवस्थित डिजाइन दृष्टिकोण कय जरूरत होत है। वतमान म थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम के लिए कई डिजाइन पद्धति मौजूद है। सबसे आम तौर पर उपयोग एक बैटरी पैक थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम है जो संयुक्त राज्य अमेरिका म राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (NREL) द्वारा डिजाइन किया गया है, जेकर डिजाइन प्रक्रिया मा सात कदम शामिल हैं:

1) स्वयं - कैलिबर और थर्मल प्रबंधन प्रणाली के आवश्यकताओं का निर्धारण करें। बैटरी के तापमान वशेषताओं और उपयुक्त संचालन तापमान सीमा के आधार पर, थर्मल प्रबंधन प्रणाली के नियंत्रण स्वयं - कैलिबर का निर्धारण करत... उदाहरण के लए, लिथियम - आयाक बैटरी के लिए उपयुक्त संचालन तापमान 10 ~ 40 डिग्री है , 0 डिग्री का कम - टेल्यूचर सीमा और 45 डिग्री का उच्च - तापमान सीमा . यहिसे, थर्मल प्रबंधन प्रणाली के डिजाइन का, बैटरी के चरम संचालन तापमान का पूरा करत समय, बैटरी के उपयुक्त संचालन तापमान आवश्यकताओं का पूरा करै का प्रयास करत है।

2) मॉड्यूल हीट पीढ़ी और गर्मी क्षमता का माप या अनुमान लगाएं। बैटरी चार्ज {{2}डिस्चार्ज परीक्षण और बैटरी के विशिष्ट हीट क्षमता के आधार पर सिमुलेशन गणना के माध्यम से, गर्मी के अपशिष्ट या हीटिंग पावर का निर्धारण करत है।

3) थर्मल बंधन प्रणाली का प्रारंभिक मूल्यांकन, गर्मी हस्तांतरण माध्यम का चयन करना और गर्मी के अलगाव संरचना का डिजाइन करना सहित। आम तौर पर, एयर शीतलन या तरल कूलिंग के माध्यम से बैटरी कूलिंग हासिल किया जात है। एयर शीतलन प्रणाली संरचना म अपेक्षाकृत सरल है लेकिन अकुशल; तरल शीतलन प्रणाली संरचना म जटिल है लेकिन अत्यधिक कुशल है। हीटिंग विधियन के अलग-अलग रूप भी होत है, जइसे कि गर्म हवा हीटिंग, तरल प्रवाह हीटिंग, अउर गर्मी के स्रोत से सीधे थर्मल विकिरण हीटिंग।

4) मॉड्यूल और बैटरी पैक के थर्मल व्यवहार का अनुमान लगाएं। बैटरी पैक के संचालन स्थितिय के आधार पर, आवेदन के दौरान गर्मी के अलगाव और हीटिंग आवश्यकताओं का भविष्यवाणी और आकलन करत...

5) थर्मल प्रबंधन प्रणाली का प्रारंभिक डिजाइन। नधा रत गर्मी म य म और थर्मल वयवहार आकलन प रणाम के आधार पर, थर्मल बंधन णाली के सिद्धांत और इंजीनियरिंग डजाइन का संचालन कर ।

6) थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम का डिजाइन अउर परीक्षण करा। स्केल किया गया - नीचे या पूर्ण {{3}स्केल बैटरी सिस्टम और बैटरी थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम, और परीक्षण बेंच पर अनुकरण वास्तविक संचालन स्थिति के तहत थर्मल प्रबंधन प्रणाली के प्रभावशीलता का सत्यापित करें।

7) थर्मल प्रबंधन प्रणाली का अनुकूलन करत... प्रयोगात्मक परिणाम के आधार पर थर्मल प्रबंधन प्रणाली मा सुधार अऊर अनुकूलित करा।

बैटरी गर्मी के अच्छे कंडक्टर नहीं होत हैं। केवल सतह तापमान वितरण का जानना बैटरी के आंतरिक थर्मल अवस्था को पूरी तरह से समझने के लिए अपर्याप्त है। गणितीय मॉडल का उपयोग करके आंतरिक तापमान क्षेत्र के गणना करना और बैटरी का थर्मल व्यवहार का भविष्यवाणी करना बैटरी के थर्मल व्यवहार को बैटरी थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम डिजाइन म एक अपरिहार्य कदम है। वतमान म, मु यधारा गणितीय मॉडल म दो - आयात और तीन- आयात मॉडल शामिल ह। इनम से, तीन- आयाम मॉडल, अपनी उत्कृष्ट सटीकता और अनुकूलनशीलता के कारण, कई बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली म व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। मॉडल इस प्रकार है:

Battery Thermal Field Calculation and Temperature Prediction

जहाँ टी तापमान होत है;

ρ औसत घनत्व है;

c_p बैटरी का व श ट गर्मी क्षमता है;

λ_x, λ_y, λ_z क्रमशः x, y, और z दिशा म बैटरी का थर्मल चालकता है;

q प्रति इकाई आयतन प्रति यूनिट आयतन का दर है।

बैटरी बॉक्स के भीतर अलग-अलग बैटरी मॉड्यूल के बीच तापमान अंतर बैटरी आंतरिक प्रतिरोध और क्षमता म असंगतता को बढ़ाता है। समय के साथ, इससे कुछ बैटरी का ओवरचार्जिंग या ओवरचार्जिंग या ओवरचार्जिंग या ओवरचार्ज हो सकत है, अपने जीवनकाल और प्रदर्शन को प्रभावित करत है, और सुरक्षा खतरे का निर्माण कर सकत है। बैटरी बॉक्स के भीतर बैटरी मॉड्यूल के बीच तापमान अंतर बैटरी पैक व्यवस्था से बहुत नजदीकी से संबंधित है। आम तौर पर बीच मा बैटरी गर्मी जमा करै का परत है, जबकि किनारे पर मनई का ज्यादा गर्मी के फैलाव होत है। यहिसे बैटरी पैक संरचना अउर गर्मी का दूर करै के समय डिजाइन करत समय एक समान गर्मी के अलगाव सुनिश्चित करब बहुतै जरूरी है। एक उदाहरण के रूप म हवाई शीतलन को ले रहा है, आम तौर पर दो वेंटिलेशन विधियां ह: श्रृंखला और समानांतर, एक समान गर्मी के अलगाव सुनिश्चित करै के लिए। एयरफ्लो डिजाइन तरल पदार्थ यांत्रिकी और एयरोडायनामिक्स के मूल सिद्धांतन का पालन करै का चाही।

जब बैटरी थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम, पंखा के प्रकार अउर शक्ति, तापमान सेंसर के संख्या, अउर माप पॉइंट्स के स्थान का सावधानी से चुनै का चाही।

एक उदाहरण के रूप म एयर शीतलन लेना, जब कूलिंग सिस्टम का डिजाइन करत समय, एक निश्चित शीतलन प्रभाव सुनिश्चित करत समय, प्रवाह प्रतिरोध को पंखा शोर और बिजली खपत कम करै के लिए कम से कम कीन जाय, जेहिसे समग्र प्रणाली दक्षता मा सुधार कीन जाय। फैन के बिजली खपत का अनुमान लगावा जा सकत है कि प्रयोगात्मक, सैद्धांतिक गणना, अउर द्रव गतिशीलता (सीएफडी) विधियन का उपयोग कइके दबाव बूंद अउर प्रवाह दर का अनुमान लगावा जा सकत है। जब प्रवाह प्रतिरोध कम हो जात है, तो अक्षीय प्रवाह प्रशंसक पर विचार किया जा सकत है; जब प्रवाह प्रतिरोध अधिक होत है, तो केन्द्रापसारक प्रशंसक अधिक उपयुक्त होत हैं। बेशक, पंखा अउर वहिके लागत के कब्जा मा जगह पै भी विचार कीन जाय का चाही। इष्टतम प्रशंसक नियंत्रण रणनीति ढूंढना एक थर्मल प्रबंधन प्रणाली के कार्य म से एक है।

Schematic diagram of temperature measurement points in the battery box

बैटरी बॉक्स के भीतर बैटरी पैक का तापमान वितरण आम तौर पर असमान होत है, यहिसे, महत्वपूर्ण तापमान बिंदुओं का निर्धारित करै के लिए अलग-अलग परिस्थिति मा बैटरी पैक के थर्मल फील्ड वितरण जानब जरूरी है। अधिक तापमान संवेदक अधिक व्यापक तापमान माप प्रदान करत हैं, लेकिन सिस्टम लागत अउर जटिलता बढ़ावत हैं। विशिष्ट इंजीनियरिंग संदर्भ के आधार पर, सैद्धांतिक रूप से, सीमित तत्व विश्लेषण, प्रयोग मा अवरक्त थर्मल इमेजिंग, या वास्तविक - बहु{{3} बिंदु तापमान मॉनिटरिंग का उपयोग बैटरी पैक, बैटरी मॉड्यूल, अउर व्यक्तिगत कोशिका के थर्मल फील्ड वितरण का विश्लेषण अउर मापने के लिए कीन जा सकत है, तापमान माप बिंदु के संख्या का निर्धारण करत है अउर अलग-अलग क्षेत्रन मा उपयुक्त बिंदु खोजत है। एक सामान्य डिजाइन को यह सुनिश्चित करना चाहि कि तापमान सेंसर ठंडा हवा के प्रवाह के संपर्क मा आवै के लिए तापमान माप के सटीकता अऊर स्थिरता मा सुधार करै के लिए न हो। बैटरी का डिजाइन करत समय तापमान सेंसर के लिए जगह आरक्षित कीन जाय; उदाहरण के लए, उपयुक्त उद्घाटन को उ चत थान म डजाइन कया जा सकता है। टोयोटा के प्रीस हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन के बैटरी पैक मा 228 व्यक्तिगत कोशिका होत है, अउर तापमान मॉनिटरिंग 5 तापमान सेंसर द्वारा कीन जात है। बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा डिजाइन किए गए इलेक्ट्रिक बस पावर बैटरी सिस्टम प्रति बॉक्स 6 तापमान माप बिंदुओं का उपयोग करत है (चित्र 8-16 ए म घेरे क्षेत्र देखें), सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनल और बैटरी बॉक्स के पावर लाइन आउटपुट पॉइंट पर व्यवस्थित, जैसा कि चित्र 8-16 म दिखाया गया है।

गर्मी हस्तांतरण माध्यम के आधार पर, बैटरी पैक थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम के शीतलन का तीन प्रकार मा बांटा जा सकत है: एयर शीतलन, तरल शीतलन, अउर चरण परिवर्तन सामग्री शीतलन। भौतिक अनुसंधान अऊर विकास अऊर विनिर्माण लागत पर विचार करत, सबसे प्रभावी अऊर आमतौर पर उपयोग कीन जाय वाली गर्मी अपशिष्ट प्रणाली वर्तमान मा हवा का उपयोग गर्मी अपशिष्ट माध्यम के रूप मा करत है।

गर्मी के अलगाव हवा प्रवाह संरचना के आधार पर, हवाई शीतलन प्रणाली को आगे दो प्रकार म विभाजित किया जा सकत है: श्रृंखला वेंटिलेशन और समानांतर वेंटिलेशन, जैसा कि क्रमशः चित्र 8-17 और 8-18 म दिखाया गया है।

एक श्रृंखला कॉन्फ़िगरेशन म, हवा आमतौर पर बैटरी पैक के एक तरफ से दूसरी तरफ बहती है ताकि गर्मी को हटाया जा सके। हालाँ क, यह एयरफ्लो इलाक से गर्मी ले जाती है जो वह पहले से गुजरता है जो बाद म वह बाद से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप असंगत तापमान और महत्वपूर्ण तापमान के अंतर होत है। एक समानांतर कॉन्फ़िगरेशन म, मॉड्यूल के बीच हवा का प्रवाह लंबवत बढ़ती है, हवा को अधिक समान रूप से वितरण करत है और पूरे बैटरी पैक म लगातार गर्मी के अलगाव सुनिश्चित करत है।

थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम का निष्क्रिय अउर सक्रिय प्रणाली मा वर्गीकृत कीन जा सकत है, जेहिके आधार पै उनके पास आंतरिक हीटिंग या कूलिंग डिवाइस है। निष्क्रिय प्रणाली कम महंगा होत है अउर सरल बुनियादी ढांचा के जरूरत होत है; सक्रिय प्रणाली अधिक जटिल होत है अउर अधिक अतिरिक्त शक्ति के जरूरत होत है, लेकिन बेहतर प्रदर्शन प्रदान करत है।

आंकड़े 8-19, 8-20, और 8-21 क्रमशः सक्रिय और निष्क्रिय हवा हीटिंग और गर्मी के अलगाव संरचनाओं के योजनाबद्ध आरेख दिखाते हैं।

Thermal Management System Design and Implementation

चित्र 8-19 अउर 8-20 मा, हालांकि हवा का कार के एयर कंडीशनिंग या हीटिंग सिस्टम से ठंडा अउर गरम कीन गा है, फिर भी ई एक निष्क्रिय प्रणाली माना जात है। इस निष्क्रिय प्रणाली के साथ, पेश किए गए परिवेश हवा के तापमान म असंगति के कारण, उचित थर्मल प्रबंधन के लिए एक निश्चित तापमान सीमा (10 ~ 35 डिग्री ) के भीतर परिवेश हवा का संचालन करना जरूरी है। अत्यंत ठंडे या गर्म परिस्थिति के तहत संचालन बैटरी पैक मा ज्यादा असमानता होइ सकत है।

हीटिंग सिस्टम म, बैटरी पैक म गर्म हवा का परिचय के अलावा, अन्य विधि का उपयोग किया जा सकत है, जैसा कि चित्र 8-22 ~ 8-25 (प्रिज्मीय बैटरी के लिए) म दिखाया गया है।

Other heating methods