EV பேட்டரி வெப்ப மேலாண்மை: முக்கிய தீர்வுகள் மற்றும் பொருட்கள்

சுருக்கமாக

EV பேட்டரி என்க்ளோசர்களுக்கான பயனுள்ள வெப்ப மேலாண்மை தீர்வுகள் செயல்பாட்டு பாதுகாப்பை உறுதி செய்வதற்கும், செயல்திறனை அதிகபட்சமாக்குவதற்கும், பேட்டரியின் ஆயுட்காலத்தை நீட்டிப்பதற்கும் அவசியமானவை. காற்று மற்றும் திரவ குளிர்விப்பு போன்ற செயலில் அமைப்புகள், கட்ட மாற்றப் பொருட்களை (PCMs) பயன்படுத்தும் செயலில்லா அமைப்புகள் ஆகியவை முதன்மை முறைகளாகும். இவை வெப்ப இடைமுகப் பொருட்கள் (TIMs), என்காப்சுலன்ட்ஸ் மற்றும் காப்புப் பூச்சுகள் உள்ளிட்ட சிக்கலான பொருள் அமைப்பால் சாத்தியமாகின்றன, இவை அனைத்தும் சேர்ந்து வெப்பத்தை வெளியேற்றி, பேரழிவு வெப்ப ஓட்ட நிகழ்வுகளைத் தடுக்கின்றன.

EV பேட்டரிகளில் வெப்ப மேலாண்மையின் முக்கிய பங்கு

மின்சார வாகன பேட்டரிகளில் சிக்கலான வெப்ப மேலாண்மைக்கான அவசியம், பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் லித்தியம்-அயான் (Li-ion) செல்களின் மின்கலப் பண்புகளிலிருந்து நேரடியாக உருவாகிறது. இந்த பேட்டரிகள் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் நீண்ட ஆயுட்காலம் ஆகிய சாதகமான கலவையை வழங்குகின்றன, ஆனால் அவற்றின் உள் வேதியியல் குறிப்பிடத்தக்க வெப்ப சவால்களை எதிர்கொள்ள வேண்டியுள்ளது. மின்னோட்டத்தை கடத்துவதற்கான மின்பகுளி கரைசல் பொதுவாக எரியக்கூடிய கரிம சேர்மங்களால் ஆனதாக இருப்பதால், சரியான முறையில் மேலாண்மை செய்யப்படாவிட்டால் தீ ஏற்படும் ஆபத்து இயல்பாகவே உள்ளது. எனவே, பேட்டரி பேக்கை ஒரு குறுகிய சிறப்பு வெப்பநிலை வரம்பிற்குள் பராமரிப்பது செயல்திறனைப் பொறுத்த விஷயம் மட்டுமல்ல, அடிப்படையான பாதுகாப்பைப் பொறுத்ததும் ஆகும்.

மிக மோசமான அபாயம், வெப்ப ஓட்டுநர் என்று அழைக்கப்படும் ஒரு நிகழ்வாகும். இது ஒரு சங்கிலி விளைவாகும், இது உள் குறுகிய-சுற்று, மிகை சார்ஜிங் அல்லது உடல் சேதம் காரணமாக ஒரு தனி செல் அதிக வெப்பநிலையில் ஆரம்பிக்கும் போது ஏற்படுகிறது. இந்த ஆரம்ப அதிக வெப்பநிலை அடுத்தடுத்த செல்கள் அதிக வெப்பமடைந்து எரிய சங்கிலி வினையைத் தூண்டும், இதனால் முழு மாட்யூல் அல்லது பேக்கில் தீ பரவுகிறது. இந்த தீ அணைப்பது மிகவும் கடினமாக இருக்கும் மற்றும் பெரும் பாதுகாப்பு கவலையை ஏற்படுத்துகிறது. இதுபோன்ற நிகழ்வுகளிலிருந்து பாதுகாப்பதற்கான முதன்மை பாதுகாப்பு, சாதாரண இயக்கத்தின் போது வெப்பத்தை வெளியேற்றவும், செயலிழந்த செல்களை தனிமைப்படுத்தி பரவுவதை தடுக்கவும் வடிவமைக்கப்பட்ட செயல்திறன் மிக்க வெப்ப மேலாண்மை அமைப்புகளாகும்.

பேட்டரியின் தினசரி செயல்திறன் மற்றும் ஆயுளை மட்டுமல்ல, பேரழிவு விபத்துகளைத் தடுப்பதையும் விட வெப்பநிலை கணிசமாக பாதிக்கிறது. வெப்ப ஓட்டத்தின் வெப்பநிலைக்கு கீழே இருந்தாலும்கூட, அதிக வெப்பநிலைகள் பேட்டரி பாகங்களின் வேதியியல் பாதிப்பை முடுக்குகின்றன, இது சக்தி திறனைக் குறைத்து, அதன் செயல்பாட்டு ஆயுளைக் குறைக்கிறது. மாறாக, மிகக் குறைந்த வெப்பநிலைகள் சக்தி மற்றும் ஆற்றல் இழப்பை ஏற்படுத்தும்; மிக மோசமான குளிர்ச்சியில், நிரந்தர சேதத்தை அல்லது தோல்வியை ஏற்படுத்தும். சரியாக வடிவமைக்கப்பட்ட வெப்ப மேலாண்மை அமைப்பு, பேட்டரி அதன் சிறந்த வெப்பநிலை வரம்பிற்குள் இயங்குவதை உறுதி செய்கிறது, இது செயல்திறன், சார்ஜ் செய்யும் வேகம் மற்றும் மொத்த ஆயுளை அதிகபட்சமாக்குகிறது.

முக்கிய வெப்ப மேலாண்மை உத்திகள்: ஒப்பீட்டு பகுப்பாய்வு

மின்சார வாகன (EV) பேட்டரிகளுக்கான வெப்ப மேலாண்மை தீர்வுகள் பொதுவாக செயலில் உள்ள மற்றும் நிஷ்கிரிய அமைப்புகள் என இரு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன. செயலில் உள்ள அமைப்புகள் செயல்பட ஆற்றலை நுகர்கின்றன, ஆனால் உயர் செயல்திறனை வழங்குகின்றன; நிஷ்கிரிய அமைப்புகள் வெப்ப இயக்கவியல் கோட்பாடுகளை நம்பி இயங்கி, வெளிப்புற மின்சாரத்தை தேவைப்படுத்தவில்லை. இந்த மூலோபாயத்தைத் தேர்வு செய்வது வாகனத்தின் செயல்திறன் தேவைகள், செலவு இலக்குகள் மற்றும் பேட்டரி பேக்கின் பவர் அடர்த்தி ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது.

செயலில் உள்ள குளிர்ச்சி அமைப்புகள்

செயலில் உள்ள அமைப்புகள் குளிர்வான ஊடகத்தை நகர்த்தி பேட்டரி பேக்கிலிருந்து வெப்பத்தை வெளியேற்ற இயந்திர பாகங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. இதற்கான இரு முதன்மை முறைகள்:

• காற்று குளிர்வு: இது செயலில் உள்ள மேலாண்மையின் எளிய வடிவமாகும், பேட்டரி மாட்யூல்களைச் சுற்றி மற்றும் குளிர்வு சேனல்கள் வழியாக காற்றை சுழற்ற விசிறிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இது ஒப்பீட்டளவில் மலிவானது மற்றும் இலகுவானது. எனினும், காற்றின் குறைந்த வெப்ப திறனால் இதன் செயல்திறன் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, எனவே உயர் செயல்திறன் கொண்ட EVகளுக்கோ அல்லது சுற்றுச்சூழல் காற்று வெப்பநிலை அதிகமாக உள்ள சூடான காலநிலையில் இயங்கும் வாகனங்களுக்கோ இது ஏற்றதல்ல.
• திரவ குளிர்வு: இந்த முறை தற்கால EVகளுக்கு மிகவும் பொதுவானதும், சிறந்ததுமாகும். ஒரு திரவக் குளிர்பானம், பொதுவாக நீர்-கிளைக்கால் கலவை, பேட்டரி மாட்யூல்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும் குழாய்கள் அல்லது குளிர்ச்சி தகடுகளின் வலையமைப்பின் வழியாக சுழன்று கொண்டிருக்கும். இந்த திரவம் செல்களிலிருந்து வெப்பத்தை உறிஞ்சி, அதை ஒரு ரேடியேட்டருக்கு கொண்டு செல்கிறது, அங்கு அது சூழலில் வெளியேற்றப்படுகிறது. இந்த முறை சிறந்த மற்றும் சீரான குளிர்ச்சியை வழங்குகிறது, ஆனால் அமைப்பிற்கு சிக்கல்கள், எடை மற்றும் செலவைச் சேர்க்கிறது.

நடைமுறை குளிர்ச்சி அமைப்புகள்

மின்சார பாகங்கள் இல்லாமல் வெப்பத்தை நிர்வகிக்கும் நடைமுறை அமைப்புகள், அவை எளிமையானவையும், அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்டவையுமாக இருக்கின்றன, ஆனால் பெரும்பாலும் செயலில் அமைப்புகளை விட குறைந்த சக்தியுடையவை.

• நிலை மாற்றப் பொருட்கள் (PCMs): இந்தப் பொருட்கள் திட நிலையிலிருந்து திரவ நிலைக்கு மாறும்போது, அதிக அளவு ஒளி வெப்பத்தை உறிஞ்சிக்கொள்கின்றன. பேட்டரிப் பேக்கில் PCM-கள் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு, செல்களால் உருவாக்கப்படும் வெப்பத்தை உறிஞ்சி, அதன் செயல்முறையில் உருகுகின்றன. இது செல் வெப்பநிலையை ஸ்திரமாக வைத்திருக்கிறது. பேட்டரி குளிரும்போது, PCM திரும்பவும் திட நிலைக்கு மாறி, சேமிக்கப்பட்ட வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது. மிகவும் நம்பகமானதாக இருந்தாலும், அவற்றின் திறன் குறிப்பிட்ட அளவுடையது, நீண்ட கால அதிக சக்தி இயக்கத்தை விட, இடைவிட்ட வெப்பச் சுமைகளை நிர்வகிப்பதற்கு இவை ஏற்றவை.

உத்திகளை ஒப்பிடுதல்

வெப்ப அமைப்புகளில் அவசியமான பொருட்களும் பகுதிகளும்

பேட்டரி என்க்ளோசருக்குள் வெப்பத்தையும் மின்சாரத்தையும் கடத்த, தடுக்க அல்லது நிர்வகிக்க பொறியமைக்கப்பட்ட சிறப்பு பொருட்களின் சூழல் முறையை சார்ந்தே எந்தவொரு வெப்ப மேலாண்மை உத்தி யின் திறமையும் அமைகிறது. குளிர்விப்பு அமைப்புகள் திறம்படவும் பாதுகாப்பாகவும் செயல்படுவதை இந்த பொருட்கள் சாத்தியமாக்குகின்றன.

வெப்ப இடைமுகப் பொருட்கள் (TIMs): மென்மையாக தோன்றும் பரப்புகளில் கூட நுண்ணிய குறைபாடுகள் காற்று இடைவெளிகளை உருவாக்குகின்றன. காற்று வெப்பத்தை மிகவும் குறைவாக கடத்துவதால், இந்த இடைவெளிகள் வெப்ப கடத்தலை தடுக்கின்றன. வெப்ப மூலத்திற்கும் (எ.கா: பேட்டரி செல்) குளிர்விக்கும் பகுதிக்கும் (எ.கா: குளிர்சாதன தகடு) இடையே உள்ள இந்த இடைவெளிகளை நிரப்ப டிஐஎம்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இதன் மூலம் வெப்பம் திறம்பட கடத்தப்படுகிறது. இவை வெப்ப கடத்தும் ஒட்டும் பொருட்கள், பொருத்தக்கூடிய இடைவெளி நிரப்பிகள், கிரீஸ் அல்லது பேட்கள் ஆகியவற்றின் வடிவத்தில் இருக்கலாம். திட பேட்களுக்கு பதிலாக பொருத்தக்கூடிய நிரப்பிகளை பயன்படுத்துவது வாகனத்தின் எடையை குறைக்கவும் உதவுகிறது, இது ரேஞ்சை அதிகபட்சமாக்க மிகவும் முக்கியமானது.

உறைபொருட்கள்: இந்தப் பொருட்கள், அடிக்கடி பாலியுரேதேன் குமிழிகள், இரண்டு நோக்கங்களை நிறைவேற்றுகின்றன. முதலாவதாக, அவை கட்டமைப்பு ஆதரவை வழங்கி, பேட்டரி அமைப்பை ஒருங்கிணைத்து, செல்களை அதிர்வு மற்றும் தாக்கத்திலிருந்து பாதுகாக்கின்றன. இரண்டாவதாக, மிக முக்கியமாக, அவை தீ தடுப்பானாகச் செயல்படுகின்றன. ஒற்றை செல் வெப்ப ஓட்டத்திற்குள் செல்லும் நிகழ்வில், தீ எதிர்ப்பு உறைபொருள் அந்த நிகழ்வை தனிமைப்படுத்தி, தீ மற்றும் தீவிர வெப்பம் அருகிலுள்ள செல்களுக்கு பரவாமல் தடுக்கிறது. வாகனத்தில் உள்ளவர்கள் பாதுகாப்பாக வெளியேற நேரம் கிடைப்பதற்கு இந்த கட்டுப்பாடு மிகவும் முக்கியமானது.

மின்காப்பு பூச்சுகள்: பேட்டரி பேக் போன்ற உயர் மின்னழுத்த சூழலில், மின்வில் உருவாவதைத் தடுப்பது முக்கியமானது. பஸ் பார்கள், குளிர்விப்பான் தகடுகள் மற்றும் செல் கூடுகள் போன்ற பாகங்களுக்கு மின்காப்பு பூச்சுகள் பூசப்படுகின்றன. மேம்பட்ட பூச்சுகள் வெப்பத்தைக் கடத்தும் தன்மையும் கொண்டவையாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, இதனால் குறுக்கு சுற்றுகளைத் தடுக்கும் போது வெப்பத்தை விரைவாகக் கடத்தவும் உதவுகின்றன. சிறிய மற்றும் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட பேட்டரி வடிவமைப்புகளை உருவாக்க இந்த இரண்டு செயல்பாடுகளும் அவசியம்.

மின்காப்பு பொருட்கள்: சில பொருட்கள் வெப்பத்தை விலக்கி அனுப்புவதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டாலும், மற்றவை அதைத் தடுப்பதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. மைக்கா, செராமிக் தாள்கள் அல்லது ஏரோஜெல்கள் போன்ற குறைந்த கடத்துதிறன் கொண்ட காப்புப் பொருட்கள் தவறாக இயங்கும் அயலவரின் வெப்பத்திலிருந்து ஆரோக்கியமான செல்களைப் பாதுகாக்க உத்தேசமாக அமைக்கப்படுகின்றன. செல்-இடையே வெப்ப ஓட்ட ஊடுருவலைத் தடுப்பதில் இது மற்றொரு முக்கிய உத்தி, பேட்டரியின் பல அடுக்குகளைக் கொண்ட பாதுகாப்பு அமைப்பின் முக்கிய பகுதியாக இது உருவாகிறது.

அமைப்பு-அளவிலான ஒருங்கிணைப்பு: பேட்டரி உறை சூழலமைப்பை வடிவமைத்தல்

பயனுள்ள வெப்ப மேலாண்மை என்பது ஒரு தனி பகுதியைப் பொறுத்ததல்ல, பேட்டரி உறைக்குள் பொருட்களும் உத்திகளும் ஒருங்கிணைந்து செயல்படும் ஒரு முழுமையான அமைப்பைப் பொறுத்தது. இந்த ஒருங்கிணைந்த அணுகுமுறை, பெரும்பாலும் வெப்ப மேலாண்மை சூழலமைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது சாதாரண இயக்கத்தின் போது செல்களைக் குளிர்விக்க வெப்ப கடத்துதிறனுக்கான தேவையையும், வெப்ப ஓட்டம் போன்ற சாதாரணமில்லாத நிகழ்வுகளின் போது செல்களைப் பாதுகாக்க வெப்ப காப்புக்கான தேவையையும் சமநிலைப்படுத்துகிறது. செல் வேதியியல் முதல் இறுதி உறை வரை ஒவ்வொரு கூறும் ஒரு பங்கை வகிக்கிறது.

வெப்ப இடப்பெயர்வு பாதை முழுவதையும் கருத்தில் கொள்ள வடிவமைப்பு தேவை. செல்லின் உட்கருவில் இருந்து, TIM வழியாக, குளிர்ச்சி தகட்டின் ஊடாக, இறுதியாக ரேடியேட்டருக்கு வெப்பம் திறம்பட நகர வேண்டும். அதே நேரத்தில், ஒரு செல்லில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு வெப்பம் பக்கவாட்டாக நகர்வதை தோல்வி நிலையில் இந்த அமைப்பு தடுக்க வேண்டும். இதற்கு தேவையான இடங்களில் வெப்பத்தைக் கடத்துவதற்கும், தடுப்பதற்கும் தேவையான பொருட்களை கவனமாக தேர்வு செய்து, அமைப்பது மூலம் சிக்கலான வெப்ப கட்டமைப்பை உருவாக்க வேண்டும்.

அடைவின் அமைப்பு வடிவமைப்பு தான் முதன்மையானது, அனைத்து வெப்ப ஘டகங்களுக்கும் சட்டகத்தை வழங்குகிறது மற்றும் ஈரப்பதம் மற்றும் சாலை உப்பு போன்ற வெளி சூழல் ஆபத்துகளுக்கு எதிராக இறுதி தடையாகச் செயல்படுகிறது. இத்தகைய துல்லியமாக பொறிமுதலிடப்பட்ட பாகங்களை தேவைப்படும் ஆட்டோமொபைல் திட்டங்களுக்கு, நம்பகமான பங்குதாரரிடமிருந்து தனிப்பயன் அலுமினியம் எக்ஸ்ட்ரூஷன்களை கருத்தில் கொள்ளவும். ஷாயோய் மெட்டல் டெக்னாலஜி ஒரு விரிவான ஒரு நிறுத்தத்தில் சேவையை வழங்குகிறது , உங்கள் சரிபார்ப்பு செயல்முறையை வேகப்படுத்தும் விரைவான முன்மாதிரி தயாரிப்பிலிருந்து முழு-அளவு உற்பத்தி வரை, IATF 16949 சான்றளிக்கப்பட்ட தரக் கட்டுப்பாட்டு முறையின் கீழ் நிர்வகிக்கப்படுகிறது.

இறுதியாக, ஒரு முழுமையான அமைப்பு-அளவிலான வடிவமைப்பானது காற்றோட்ட உத்திகளையும் சேர்த்துக்கொள்கிறது. ஒரு செல் தோல்வியடைந்து வெப்ப ஓட்டத்திற்குச் சென்றால், அது அதிக அளவு சூடான வாயுவை வெளியிடும். இந்த வாயுக்கள் பேக்கிலிருந்து கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வழியில் வெளியேற அனுமதிக்கும் வகையில், கட்டுப்படுத்தப்பட்ட காற்றோட்டங்கள் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, இது சூடான எஜெக்டாவிலிருந்து அருகிலுள்ள செல்களைப் பாதுகாத்துக்கொள்ளும் போது, ஆபத்தான அழுத்த உருவாக்கத்தைத் தடுக்கிறது. குளிர்வித்தல், காப்பு, கட்டமைப்பு நேர்மை மற்றும் காற்றோட்டம் ஆகியவற்றின் இந்த ஒருங்கிணைப்பு, உண்மையிலேயே வலுவான மற்றும் பாதுகாப்பான EV பேட்டரி என்க்ளோஷரை வரையறுக்கிறது.