حرارتي انتظام جو نظام ڇا آهي؟

حرارتي انتظام جو نظام ڇا آهي؟

بيٽري تھرمل مينيجمينٽ، بيٽري جي ڪارڪردگي تي درجه حرارت جي اثر جي بنياد تي، بيٽري جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل خاصيتن ۽ گرمي پيدا ڪرڻ واري ميڪانيزم سان گڏ، ۽ ھڪڙي خاص بيٽري جي بھترين چارج / ڊسچارج جي درجه حرارت جي حد ۾ گرائونڊ، ھڪڙي ٽيڪنالاجي آھي جيڪا گرمي جي گھٽتائي يا حرارتي ڀڄڻ کي خطاب ڪري ٿي بيٽري جي تيز يا گھٽ درجه حرارت جي دوران. اهو منطقي ڊيزائن ذريعي حاصل ڪيو ويو آهي ۽ مواد سائنس، اليڪٽرڪ ڪيمسٽري، گرمي جي منتقلي، ماليڪيولر ڊائنامڪس، ۽ ٻين مضمونن تي ٻڌل آهي. سٺي ڪارڪردگي برقرار رکڻ لاءِ بيٽري پيڪ لاءِ مناسب آپريٽنگ درجه حرارت جي حد کي برقرار رکڻ ضروري آهي. تنهن ڪري، ليٿيم- آئن بيٽري پيڪن لاءِ مناسب حرارتي انتظام جي اسڪيم کي ڊزائين ڪرڻ بيٽري سسٽم جي مجموعي ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ لاءِ وڏي اهميت رکي ٿو.

بيٽري پيڪ تھرمل مينيجمينٽ سسٽم ھيٺ ڏنل پنج مکيه ڪم آھن: ① بيٽري جي درجه حرارت جي درست ماپ ۽ نگراني؛ ② اثرائتو گرمي جو خاتمو ۽ وائنٽيليشن جڏهن بيٽري پيڪ جو گرمي پد تمام گهڻو آهي؛ ③ تيز گرمي پد گهٽ-پد حرارت جي حالتن هيٺ؛ ④ مؤثر وائيٽليشن جڏهن نقصانڪار گيس ٺاهي رهيا آهن؛ ۽ ⑤ بيٽري پيڪ اندر گرمي پد جي هڪ برابر ورڇ کي يقيني بڻائي.

هڪ اعلي-ڪارڪردگي واري بيٽري پيڪ تھرمل مئنيجمينٽ سسٽم لاءِ هڪ منظم ڊيزائن واري طريقي جي ضرورت آهي. في الحال، تھرمل مينيجمينٽ سسٽم لاء ڪيترائي ڊزائين طريقا موجود آھن. سڀ کان عام طور تي استعمال ٿيل بيٽري پيڪ تھرمل مئنيجمينٽ سسٽم آھي جيڪو گڏيل قومن ۾ نيشنل رينيوئيبل انرجي ليبارٽري (NREL) پاران ٺاھيو ويو آھي، جنھن جي ڊيزائن جي عمل ۾ ست مرحلا شامل آھن:

1) پاڻ کي طئي ڪريو-ڪيليبر ۽ حرارتي انتظامي نظام جي گهرج. بيٽري جي درجه حرارت جي خاصيتن ۽ مناسب آپريٽنگ درجه حرارت جي حد جي بنياد تي، حرارتي مينيجمينٽ سسٽم جي ڪنٽرول سيلف-ڪيليبر جو تعين ڪريو. مثال طور، ليٿيم-آئن پاور بيٽرين لاءِ مناسب آپريٽنگ گرمي پد 10 ~ 40 درجا آهي، جنهن ۾ گهٽ- درجه حرارت جي حد 0 درجا ۽ هڪ اعلي- درجه حرارت جي حد 45 درجا آهي. تنهن ڪري، تھرمل مينيجمينٽ سسٽم جي ڊيزائن کي، بيٽري جي انتهائي آپريٽنگ گرمي پد کي ملڻ دوران، بيٽري جي مناسب آپريٽنگ حرارت جي ضرورتن کي پورا ڪرڻ جي ڪوشش ڪرڻ گھرجي.

2) ماپ يا اندازو لڳايو ماڊل گرمي جي پيداوار ۽ گرمي جي گنجائش. بيٽري چارج-بيٽري جي مخصوص گرمي جي گنجائش جي بنياد تي ڊسچارج ٽيسٽ ۽ نقلي حسابن جي ذريعي، گرمي جي ضايع ٿيڻ يا گرم ڪرڻ جي طاقت جو تعين ڪريو.

3) تھرمل مئنيجمينٽ سسٽم جي شروعاتي تشخيص، بشمول گرمي جي منتقلي وچولي کي چونڊڻ ۽ گرمي جي تقسيم جي جوڙجڪ کي ڊزائين ڪرڻ. عام طور تي، بيٽري کولنگ ايئر کولنگ يا مائع کولنگ ذريعي حاصل ڪئي ويندي آهي. ايئر کولنگ سسٽم ساخت ۾ نسبتا سادو آهن پر غير موثر؛ مائع کولنگ سسٽم جوڙجڪ ۾ پيچيده آهن پر انتهائي موثر. حرارتي طريقن جا پڻ مختلف طريقا آھن، جھڙوڪ گرم هوا کي گردش ڪرڻ، مائع جي وهڪري کي گرم ڪرڻ، ۽ گرمي جي ذريعن کان سڌو حرارتي تابڪاري.

4) ماڊل ۽ بيٽري پيڪ جي حرارتي رويي جي اڳڪٿي ڪريو. بيٽري پيڪ جي آپريٽنگ حالتن جي بنياد تي، ايپليڪيشن جي دوران گرمي جي گھٽتائي ۽ حرارتي گهرجن جي اڳڪٿي ۽ جائزو وٺو.

5) حرارتي انتظام سسٽم جي ابتدائي ڊيزائن. طئي ٿيل گرمي وچولي ۽ حرارتي رويي جي تشخيص جي نتيجن جي بنياد تي، حرارتي انتظام جي نظام جي اصول ۽ انجنيئرنگ ڊيزائن کي منظم ڪريو.

6) تھرمل مئنيجمينٽ سسٽم ڊيزائن ۽ ٽيسٽ ڪريو. اسڪيل ٿيل-هيٺ يا مڪمل-پيماني تي بيٽري سسٽم ۽ بيٽري تھرمل مئنيجمينٽ سسٽم تيار ڪريو، ۽ ٽيسٽ بينچ تي ٺھيل اصل آپريٽنگ حالتن تحت تھرمل مينيجمينٽ سسٽم جي اثرائتي جي تصديق ڪريو.

7) حرارتي انتظامي نظام کي بهتر ڪريو. تجرباتي نتيجن جي بنياد تي تھرمل مئنيجمينٽ سسٽم کي بهتر ۽ بهتر ڪريو.

بيٽريون گرميءَ جا سٺا موصل نه آهن. بيٽري جي اندروني حرارتي حالت کي مڪمل طور تي سمجهڻ لاءِ صرف سطح جي درجه حرارت جي ورڇ کي ڄاڻڻ ڪافي نه آهي. رياضياتي ماڊل استعمال ڪندي اندروني درجه حرارت جي فيلڊ کي ڳڻڻ ۽ بيٽري جي حرارتي رويي جي اڳڪٿي ڪرڻ بيٽري تھرمل مينيجمينٽ سسٽم کي ڊزائين ڪرڻ ۾ هڪ لازمي قدم آهي. في الحال، مکيه وهڪرو رياضياتي ماڊل شامل آهن ٻه- طول و عرض ۽ ٽي- ماڊل ماڊل. انهن مان، ٽي- ماڊل ماڊل، ان جي شاندار درستي ۽ موافقت جي ڪري، ڪيترن ئي بيٽري تھرمل مئنيجمينٽ سسٽم ۾ وڏي پيماني تي استعمال ڪيو ويو آهي. ماڊل هن ريت آهي:

Battery Thermal Field Calculation and Temperature Prediction

جتي T درجه حرارت آهي؛

ρ سراسري کثافت آهي؛

c_p بيٽري جي مخصوص گرمي جي گنجائش آهي؛

λ_x، λ_y، λ_z آهن بيٽري جي حرارتي چالکائي x، y ۽ z جي طرفن ۾، ترتيب سان؛

q في يونٽ جي مقدار جي گرمي جي پيداوار جي شرح آهي.

بيٽري باڪس اندر مختلف بيٽري ماڊلز جي وچ ۾ درجه حرارت جي فرق بيٽري جي اندروني مزاحمت ۽ گنجائش ۾ تضاد کي وڌائي ٿو. وقت گذرڻ سان، هي ڪجهه بيٽرين جي اوور چارجنگ يا اوور-ڊسچارج ٿيڻ، انهن جي عمر ۽ ڪارڪردگي تي اثرانداز ٿي سگهي ٿو، ۽ حفاظتي خطرا پيدا ڪري سگهي ٿو. بيٽري باڪس اندر بيٽري ماڊلز جي وچ ۾ درجه حرارت جي فرق بيٽري پيڪ جي ترتيب سان ويجهي سان لاڳاپيل آهن. عام طور تي، وچ ۾ بيٽريون گرميءَ کي گڏ ڪنديون آهن، جڏهن ته ڪنارن تي لڳل بيٽرين کي گرميءَ جي گھٽتائي بهتر هوندي آهي. تنهن ڪري، جڏهن بيٽري پيڪ جي جوڙجڪ ۽ گرمي جي خاتمي کي ڊزائين ڪرڻ، اهو ضروري آهي ته يونيفارم گرمي جي ضايع ڪرڻ کي يقيني بڻائي. مثال طور ايئر کولنگ کي وٺي، عام طور تي ٻه وائنٽيليشن طريقا آهن: سيريز ۽ متوازي، يونيفارم گرمي جي ضايع ٿيڻ کي يقيني بڻائڻ لاء. ايئر فلو ڊيزائن کي لازمي طور تي فلو ميڪيڪل ۽ ايروڊينامڪس جي بنيادي اصولن تي عمل ڪرڻ گهرجي.

جڏهن بيٽري تھرمل مينيجمينٽ سسٽم کي ڊزائين ڪرڻ، فين جو قسم ۽ طاقت، درجه حرارت سينسر جو تعداد، ۽ ماپ پوائنٽ جي جڳھ کي احتياط سان چونڊيو وڃي.

مثال طور، ايئر کولنگ کي مثال طور، کولنگ سسٽم کي ڊزائين ڪرڻ دوران، هڪ خاص کولنگ اثر کي يقيني بڻائڻ دوران، وهڪري جي مزاحمت کي گهٽ ۾ گهٽ ڪيو وڃي ته جيئن فين جي شور ۽ بجلي جي استعمال کي گهٽائڻ لاء، مجموعي طور تي سسٽم جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي. فين جي بجلي واپرائڻ جو اندازو لڳائي سگهجي ٿو پريشر ڊراپ ۽ وهڪري جي شرح جو اندازو لڳائي تجرباتي، نظرياتي حساب ڪتاب، ۽ فلوڊ ڊينامڪس (CFD) طريقن سان. جڏهن وهڪري جي مزاحمت گهٽ آهي، محوري وهڪري جا مداح سمجهي سگهجن ٿا؛ جڏهن وهڪري جي مزاحمت اعلي آهي، centrifugal مداح وڌيڪ مناسب آهن. يقينن، فين جي قبضي واري جاء ۽ ان جي قيمت پڻ غور ڪيو وڃي. بهترين فين ڪنٽرول حڪمت عملي ڳولڻ پڻ حرارتي انتظامي نظام جي ڪمن مان هڪ آهي.

Schematic diagram of temperature measurement points in the battery box

بيٽري باڪس اندر بيٽري پيڪ جي گرمي پد جي ورڇ عام طور تي اڻ برابري هوندي آهي، تنهن ڪري، ضروري آهي ته بيٽري پيڪ جي حرارتي فيلڊ جي ورڇ کي مختلف حالتن هيٺ ڄاڻڻ لاءِ ضروري آهي ته نازڪ درجه حرارت جي پوائنٽن جو تعين ڪيو وڃي. وڌيڪ درجه حرارت سينسر وڌيڪ جامع درجه حرارت جي ماپ مهيا ڪن ٿا، پر سسٽم جي قيمت ۽ پيچيدگي کي وڌايو. مخصوص انجنيئرنگ جي حوالي سان، نظرياتي طور تي، محدود عنصرن جو تجزيو، تجربن ۾ انفراريڊ تھرمل اميجنگ، يا حقيقي-وقت ملٽي-پوائنٽ گرمي پد مانيٽرنگ استعمال ڪري سگھجي ٿو بيٽري پيڪ جي حرارتي فيلڊ جي ورڇ جو تجزيو ۽ ماپ ڪرڻ لاءِ، بيٽري ماڊيولز، ۽ مختلف پوائنٽن جي ماپن جي پوائنٽن جي انفرادي تعداد کي معلوم ڪرڻ لاءِ، مختلف پوائنٽن جي ماپن جي جڳھن ۾. هڪ عام ڊيزائن کي يقيني بڻائڻ گهرجي ته درجه حرارت جي ماپن جي درستگي ۽ استحڪام کي بهتر ڪرڻ لاءِ گرمي جا سينسر ٿڌي هوا جي وهڪري جي سامهون نه آهن. بيٽري کي ڊزائين ڪرڻ وقت، جڳهه کي درجه حرارت سينسر لاء محفوظ ڪيو وڃي. مثال طور، مناسب جڳهن ۾ مناسب سوراخ ٺاهي سگھجن ٿيون. ٽويوٽا جي پرائيس هائبرڊ اليڪٽرڪ گاڏي جي بيٽري پيڪ ۾ 228 انفرادي سيل آهن، ۽ درجه حرارت جي نگراني 5 درجه حرارت سينسر ذريعي ڪئي ويندي آهي. بيجنگ انسٽيٽيوٽ آف ٽيڪنالاجي پاران ٺهيل اليڪٽرڪ بس پاور بيٽري سسٽم هر باڪس ۾ 6 گرمي پد جي ماپ پوائنٽس استعمال ڪري ٿو (شڪل 8-16a ۾ دائري وارو علائقو ڏسو)، بيٽري باڪس جي مثبت ۽ منفي ٽرمينلز ۽ پاور لائن آئوٽ پٽ پوائنٽس تي ترتيب ڏنل، جيئن تصوير 8-16 ۾ ڏيکاريل آهي.

گرميء جي منتقلي جي وچولي جي بنياد تي، بيٽري پيڪ تھرمل مينيجمينٽ سسٽم جي کولنگ کي ٽن قسمن ۾ ورهائي سگھجي ٿو: ايئر کولنگ، مائع کولنگ، ۽ مرحلو تبديلي مواد کولنگ. مادي تحقيق ۽ ترقي ۽ پيداوار جي خرچن تي غور ڪندي، سڀ کان وڌيڪ اثرائتو ۽ عام طور تي استعمال ٿيل گرمي جي ضايع ڪرڻ وارو نظام هن وقت هوا کي استعمال ڪري ٿو گرمي جي خاتمي جي وچولي طور.

گرمي جي خارج ٿيڻ واري هوا جي وهڪري جي جوڙجڪ جي بنياد تي، ايئر کولنگ سسٽم کي وڌيڪ ٻن قسمن ۾ ورهائي سگهجي ٿو: سيريز وينٽيليشن ۽ متوازي وينٽيليشن، جيئن ترتيب ڏنل شڪل 8-17 ۽ 8-18 ۾ ڏيکاريل آهي.

سيريز جي ترتيب ۾، هوا عام طور تي بيٽري پيڪ جي هڪ پاسي کان ٻئي طرف وهي ٿي گرميءَ کي ختم ڪرڻ لاءِ. بهرحال، هي هوا جو وهڪرو انهن علائقن مان گرميءَ کي کڻي ٿو، جيڪو اڳي مان گذري ٿو انهن علائقن ڏانهن جيڪو بعد ۾ گذري ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ متضاد گرمي پد ۽ اهم گرمي پد ۾ فرق اچي ٿو. هڪ متوازي ترتيب ۾، ماڊلز جي وچ ۾ هوا جو وهڪرو عمودي طور تي وڌي ٿو، هوا کي وڌيڪ هڪجهڙائي سان ورهائڻ ۽ پوري بيٽري پيڪ ۾ مسلسل گرمي جي خاتمي کي يقيني بڻائي ٿي.

حرارتي انتظامي نظام کي غير فعال ۽ فعال سسٽم ۾ درجه بندي ڪري سگهجي ٿو، ان جي بنياد تي ته ڇا انهن وٽ اندروني گرمي يا کولنگ ڊوائيسز آهن. غير فعال نظام گھٽ قيمتي آھن ۽ آسان زيربناء جي ضرورت آھي. فعال نظام وڌيڪ پيچيده آهن ۽ وڌيڪ اضافي طاقت جي ضرورت آهي، پر بهتر ڪارڪردگي پيش ڪن ٿا.

انگ اکر 8-19، 8-20، ۽ 8-21، ترتيب وار فعال ۽ غير فعال هوا جي گرمائش ۽ گرمي جي ضايع ڪرڻ واري جوڙجڪ جا اسڪيمي ڊاگرام ڏيکارين ٿا.

Thermal Management System Design and Implementation

انگن اکرن ۾ 8-19 ۽ 8-20، جيتوڻيڪ ڪار جي ايئر ڪنڊيشن يا حرارتي نظام ذريعي هوا کي ٿڌو ۽ گرم ڪيو ويو آهي، اهو اڃا تائين هڪ غير فعال نظام سمجهيو ويندو آهي. هن غير فعال نظام سان، متعارف ٿيل محيطي هوا جي گرمي پد ۾ غير مطابقت جي ڪري، محيطي هوا کي مناسب حرارتي انتظام لاءِ مخصوص درجه حرارت جي حد (10 ~ 35 درجا) اندر هلائڻ گهرجي. انتهائي ٿڌي يا گرم حالتن ۾ ڪم ڪرڻ جي نتيجي ۾ بيٽري پيڪ ۾ وڌيڪ اڻ برابري ٿي سگھي ٿي.

حرارتي نظامن ۾، بيٽري پيڪ ۾ گرم هوا داخل ڪرڻ کان علاوه، ٻيا طريقا استعمال ڪري سگھجن ٿا، جيئن تصوير 8-22 ~ 8-25 ۾ ڏيکاريل آهي (پريزميٽڪ بيٽرين لاءِ).

Other heating methods