सामान्य बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकियाँ
नई ऊर्जा वाहनों के लिए
नई ऊर्जा वाहनों की शीतलन प्रणाली में आम तौर पर तीन भाग होते हैं: बैटरी शीतलन परिसंचरण प्रणाली, मोटर इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित शीतलन परिसंचरण प्रणाली, और एयर कंडीशनिंग गर्म हवा परिसंचरण प्रणाली। विभिन्न बैटरी थर्मल प्रबंधन विधियों में विभिन्न भागों की संख्या, संरचना और लेआउट शामिल होते हैं। वाहन विकास लागत, वाहन वजन और लेआउट स्थान आवश्यकताओं के आधार पर विभिन्न प्रकार की थर्मल प्रबंधन प्रणालियों का चयन किया जाता है। इसके मुख्य तकनीकी मार्गों में निम्नलिखित पाँच प्रकार शामिल हैं।
1. प्रत्यक्ष शीतलन प्रकार
बैटरी डायरेक्ट कूलिंग तकनीक के रूप में संदर्भित, डायरेक्ट कूलिंग सिस्टम में बैटरी के अंदर एक अंतर्निहित प्रशीतन बाष्पीकरणकर्ता होता है और पाइपलाइनों के माध्यम से एयर कंडीशनिंग सिस्टम से जुड़ा होता है। जब बैटरी को ठंडा करने की आवश्यकता होती है, तो संपीड़ित रेफ्रिजरेंट को बैटरी के अंदर बाष्पीकरणकर्ता में भेजने और फिर बैटरी को निकालने के लिए एक कंप्रेसर का उपयोग किया जाता है। आंतरिक ताप से शीतलन प्रभाव प्राप्त होता है। सिस्टम में कॉम्पैक्ट संरचना, अच्छा शीतलन प्रभाव, भागों की छोटी संख्या (केवल एक इनलेट और एक आउटलेट प्रशीतन पाइपलाइन की आवश्यकता है), और हल्के वजन के फायदे हैं। हालाँकि, इस प्रणाली का नुकसान यह है कि यह शून्य से कम तापमान की स्थिति में बैटरी को गर्म नहीं कर सकता है, प्रशीतन प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न संघनित पानी संरक्षित नहीं होता है, और रेफ्रिजरेंट की तापमान एकरूपता को नियंत्रित करना मुश्किल होता है। प्रशीतन प्रणाली का जीवनकाल कम होता है और विश्वसनीयता कम होती है, और रेफ्रिजरेंट का रिसाव अक्सर होता रहता है। रिसाव, अपर्याप्त प्रशीतन क्षमता और अन्य दोष। यह अपेक्षाकृत कम परिपक्वता वाली नवीनतम बैटरी कूलिंग तकनीक है। इसे बाज़ार में BYD और Tesla जैसे बड़े पैमाने पर उत्पादित मॉडलों में लागू किया गया है। यह भविष्य में एक प्रमुख तकनीकी मार्ग है, जैसा चित्र 1 में दिखाया गया है।
2. रेडिएटर जल शीतलन प्रकार
रेडिएटर कूलिंग सर्किट एक स्वतंत्र सर्किट है, जिसमें एक रेडिएटर, एक इलेक्ट्रॉनिक वॉटर पंप, एक हीटर आदि शामिल होता है, जिसमें माध्यम के रूप में एंटीफ्ीज़ होता है। एंटीफ्ीज़ रेडिएटर से निकलता है, हीटर से होकर गुजरता है, फिर बैटरी में, और अंत में रेडिएटर में वापस आ जाता है। यह चक्र बैटरी को ठंडा और गर्म करता है। इस प्रणाली में सरल संरचना, कम लागत और पूरे वर्ष कम तापमान वाले वातावरण में ऊर्जा की बचत के फायदे हैं। हालाँकि, इस प्रणाली की ताप अपव्यय दक्षता कम है, और गर्मियों में उच्च तापमान वाले जलवायु वातावरण में पानी का तापमान अधिक होता है, और यह उच्च तापमान वाले वातावरण में परिचालन स्थितियों को पूरा नहीं कर सकता है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।
3. प्रत्यक्ष शीतलन जल शीतलन प्रकार
यह प्रणाली प्रत्यक्ष शीतलन और जल शीतलन को एकीकृत करती है, और बैटरी कूलर चिलर (जिसे हीट एक्सचेंजर भी कहा जाता है) के माध्यम से एयर कंडीशनिंग प्रणाली और जल शीतलन प्रणाली को जोड़ती है। यह प्रणाली पहले दो शीतलन विधियों की कमियों से बचती है और वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणालियों में से एक है। सिस्टम में पिछले दो की तुलना में अधिक घटक हैं। प्रणाली अधिक जटिल है और घटकों की व्यवस्था के लिए अपेक्षाकृत बड़े स्थान की आवश्यकता होती है। ऑपरेशन के दौरान कंप्रेसर पर भारी भार होता है, जो पूरे वाहन के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करता है और खराब किफायती है। इसके अलावा, जब एयर कंडीशनिंग सिस्टम का कोई हिस्सा विफल हो जाता है, तो बैटरी की शीतलन आवश्यकताओं को अधिकतम सीमा तक पूरा नहीं किया जा सकता है, चित्र 3 देखें।
4. जल-ठंडा संकर प्रकार
यह प्रणाली डायरेक्ट कूलिंग वॉटर कूलिंग सिस्टम पर आधारित है और इसमें रेडिएटर वॉटर कूलिंग सिस्टम जोड़ा गया है। दोनों को समानांतर सर्किट में व्यवस्थित किया गया है। सोलनॉइड वाल्व को नियंत्रित करके, अलग-अलग परिस्थितियों में बैटरी को ठंडा करने के लिए अलग-अलग सर्किट का उपयोग किया जाता है। कम तापमान वाले वातावरण में, केवल रेडिएटर जल शीतलन प्रणाली ही काम करती है। जब उच्च तापमान वाले वातावरण में हों, तो काम करने के लिए डायरेक्ट कूलिंग वॉटर कूलिंग सिस्टम पर स्विच करें। कठोर कामकाजी परिस्थितियों में, दो प्रणालियाँ एक ही समय में काम कर सकती हैं, और बैटरी अधिकतम शीतलन क्षमता भी प्राप्त कर सकती है, जो मूल रूप से सभी उपयोग के वातावरण को कवर कर सकती है। यह शीतलन प्रणाली बेहद जटिल है, इसकी लागत अधिक है, इसके लिए उच्च वाहन लेआउट स्थान की आवश्यकता होती है, इसमें जटिल प्रणाली नियंत्रण रणनीतियाँ होती हैं, और यह स्थिरता और विश्वसनीयता के लिए चुनौती पेश करती है। इस प्रणाली का उपयोग बाज़ार में अधिकांश हाइब्रिड PHEV मॉडलों में भी किया जाता है और इसमें परिपक्व तकनीक है, जैसा चित्र 4 में दिखाया गया है।
5. वायु शीतलन प्रकार
यह प्रणाली यात्री डिब्बे से ठंडी हवा को सीधे डक्ट के माध्यम से बैटरी तक ले जाती है, और ठंडी हवा का उपयोग बैटरी को ठंडा करने के लिए करती है। इस प्रणाली के फायदे सरल संरचना, नियंत्रणीय ठंडी हवा का तापमान और कम सिस्टम लागत हैं। हालाँकि, इसमें प्रत्यक्ष शीतलन प्रणाली के नुकसान भी हैं। सिस्टम में कोई हीटिंग फ़ंक्शन नहीं है, और बैटरी की सतह पर उत्पन्न संघनित पानी को सुखाना आसान नहीं है, और बैटरी के अंदर जंग और संदूषण का खतरा होता है। इस प्रकार की थर्मल प्रबंधन विधि की आमतौर पर अनुशंसा नहीं की जाती है, चित्र 5 देखें।
