چونکہ نئی توانائی والی گاڑیوں میں ڈرائیونگ رینج اور چارجنگ کی کارکردگی کے مطالبات میں مسلسل اضافہ ہوتا جا رہا ہے، بیٹری تھرمل مینجمنٹ سسٹم بیٹری پیک کی کارکردگی اور حفاظت کا تعین کرنے والا ایک اہم عنصر بن گیا ہے۔ ان کے پیکیجنگ فارمیٹس میں ساختی اختلافات کی وجہ سے، ہر سیل کی قسم کے لیے تھرمل مینجمنٹ کی حکمت عملی مختلف ہوتی ہے۔
I. تھرمل مینجمنٹ کے بنیادی مقاصد اور عمومی منطق
بیٹری تھرمل مینجمنٹ میں بنیادی طور پر بیٹری پیک کے اندر تھرمل عمل کے عین مطابق ضابطے شامل ہوتے ہیں۔ اس کے بنیادی مقاصد میں شامل ہیں: بیٹری کو ایک بہترین آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد کے اندر برقرار رکھنا، مقامی حد سے زیادہ گرمی کو روکنا، تھرمل رن وے کے خطرے کو کم کرنا، اعلی-درجہ حرارت کو ٹھنڈا کرنے اور کم-درجہ حرارت کو گرم کرنے کی ضروریات کو متوازن کرنا، اور مستقل مزاجی کو بڑھانے کے لیے خلیوں کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو کم سے کم کرنا۔
ACEYبی ایم ایس ٹیسٹنگ کا سامانبیٹری ٹمپریچر سینسنگ، زیادہ-درجہ حرارت سے تحفظ، اور سیل بیلنسنگ فیچرز کے صحیح کام کرنے کی تصدیق کرتا ہے۔
پیک کے اندر تھرمل عمل چار اہم اجزاء پر مشتمل ہوتے ہیں: پہلا، بیٹری کے اندرونی کیمیائی رد عمل سے پیدا ہونے والی الیکٹرو کیمیکل حرارت، جو براہ راست بیٹری کے ڈیزائن سے منسلک ہوتی ہے۔ دوسرا، کنڈکٹرز کے ذریعے بہنے والے کرنٹ سے پیدا ہونے والی اومک گرمی، جس کا تعین الیکٹریکل سرکٹ ڈیزائن سے ہوتا ہے۔ تیسرا، خلیات اور پیک اجزاء کے درمیان گرمی کی ترسیل، ساختی ڈیزائن اور تھرمل مینجمنٹ کی حکمت عملی کے تحت؛ اور چوتھا، حرارتی حرارت کی منتقلی جس میں سیال (مائع یا ہوا کی ٹھنڈک) شامل ہوتی ہے، جو نظام کے لیے بنیادی حرارت کی کھپت کے راستے کے طور پر کام کرتی ہے۔
موجودہ مرکزی دھارے کے تھرمل مینجمنٹ کے حل چار زمروں میں آتے ہیں: براہ راست کولنگ سسٹم (مثلاً، BMW i3/X5)، مائع کولنگ سسٹم (مثال کے طور پر، ٹیسلا، آڈی)، ایئر کولنگ سسٹم (مثلاً، نسان لیف، پرائس)، اور فیز-چینج میٹریل (PCM) کولنگ سسٹم۔
II تین سیل اقسام کے لیے خصوصیات اور تھرمل مینجمنٹ کی حکمت عملیوں کا موازنہ
پیکیجنگ ڈھانچے میں فرق کی وجہ سے، سیل کی تین اقسام اپنے بنیادی پیرامیٹرز اور تھرمل مینجمنٹ منطق میں مختلف ہیں:
| موازنہ آئٹم | بیلناکار سیل | پرزمیٹک سیل | پاؤچ سیل |
| نمائندہ ماڈلز | 18650, 21700, 26650 | L135, L148, L173 | 118, 161 |
| بنیادی فوائد اور نقصانات | بالغ عمل، اعلی پیداوار، اچھی مستقل مزاجی، لیکن بھاری وزن، کم مخصوص توانائی | سادہ ساخت، نسبتاً زیادہ توانائی کی کثافت، مضبوط اثر مزاحمت، لیکن پیچیدہ ماڈل کی قسم، عمل کو متحد کرنا مشکل | ہلکا پھلکا، اعلی توانائی کی کثافت، کم اندرونی مزاحمت، سائیکل کی اچھی کارکردگی، لیکن ناقص مستقل مزاجی، زیادہ قیمت، رساو کا خطرہ |
| سنگل- سیل ہیٹ ڈسپیشن ایریا | 3674 mm² (18650 spec) | 38296 mm² (148 spec) | 73094 mm² (161 spec) |
1. بیلناکار خلیوں کے لئے تھرمل مینجمنٹ
بیلناکار خلیوں کا استعمال کرنے والے ماڈیول عام طور پر دو طرفہ مائع کولنگ فلو ڈیزائن کو ملازمت دیتے ہیں۔ اس ترتیب میں، کولنگ چینلز کے دونوں سرے ان لیٹ اور آؤٹ لیٹس کے طور پر کام کرتے ہیں، جو چینل کے آخر میں ناکافی ٹھنڈک کو روکتے ہیں-ایک ایسا مسئلہ جو بصورت دیگر کولنٹ کے درجہ حرارت میں اضافے سے پیدا ہو سکتا ہے کیونکہ یہ سسٹم میں بہتا ہے۔ Stycast 2850/CT-جو برقی طور پر موصل ہیں لیکن انتہائی تھرمل طور پر کنڈکٹیو ہیں-بیٹری سیلز اور کولنگ پائپ کے درمیان خلا کو پر کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس سے تین بنیادی فوائد حاصل ہوتے ہیں: پہلا، یہ خلیات اور پائپوں کے درمیان رابطے کو لائن کے رابطے سے سطح کے رابطے میں تبدیل کرتا ہے، جس سے حرارت کی منتقلی کی کارکردگی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ دوسرا، یہ خلیات کے درمیان حرارت کے تبادلے کی سہولت فراہم کرتا ہے، انفرادی اکائیوں میں درجہ حرارت کی یکسانیت کو غیر فعال طور پر بہتر بناتا ہے۔ اور تیسرا، یہ بیٹری پیک کے مجموعی تھرمل ماس کو بڑھاتا ہے، اس طرح اوسط درجہ حرارت میں اضافے کی شدت کو کم کرتا ہے۔
2. پرزمیٹک سیلز کے لیے تھرمل مینجمنٹ
پرزمیٹک سیل ماڈیولز میں عام طور پر 32 VDA-معیاری سیل ہوتے ہیں۔ ہر چار خلیے ایک ہی رگڑ کا اشتراک کرتے ہیں-ہلچل- ویلڈڈ کولڈ پلیٹ۔ یہ کولڈ پلیٹیں نظام کے وسیع درجہ حرارت کی یکسانیت کو یقینی بنانے کے لیے پائپنگ کے ذریعے متوازی طور پر جڑی ہوئی ہیں۔ حرارت کی منتقلی کا راستہ یہ ہے: سیل → تھرمل انٹرفیس میٹریل (TIM) → بیس/سائیڈ پلیٹ → کولڈ پلیٹ۔ یہ ترتیب ساختی استحکام پیش کرتی ہے اور تجارتی گاڑیوں سمیت مختلف منظرناموں کی درخواست کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔
3. پاؤچ سیلز کے لیے تھرمل مینجمنٹ
پاؤچ سیلز عام طور پر پلاسٹک اور 0.35 ملی میٹر شیٹ ایلومینیم سے بنی جامع ہاؤسنگ سے منسلک ہوتے ہیں۔ ایلومینیم گرمی کو ماڈیول کے کناروں پر منتقل کرتا ہے، جبکہ پلاسٹک کا جزو برقی موصلیت اور ساختی انٹرلاکنگ فراہم کرتا ہے۔ کلیدی ماڈیول اجزاء میں اینڈ پلیٹس، کور پلیٹس، بس بارز، ہیٹ ڈسپیشن پلیٹس، بفر پیڈز، اور این ٹی سی سینسرز شامل ہیں۔ تھرمل مینجمنٹ کے حوالے سے، 1 ملی میٹر-موٹی مائع کولنگ پلیٹیں-مشینڈ فلو چینلز-انفرادی سیلوں کے درمیان رکھی جاتی ہیں۔ یہ ہر سیل اور کولنگ پلیٹ کے درمیان براہ راست رابطے کو یقینی بناتا ہے۔ گرمی کو TIM کے ذریعے گرمی کی کھپت پلیٹ میں اور پھر کولنگ پلیٹ میں کھپت کے لیے لے جایا جاتا ہے۔ یہ حل موثر گرمی کی کھپت کے علاقے کا سب سے زیادہ تناسب پیش کرتا ہے۔
تین حلوں میں بنیادی مماثلت اور فرق
مماثلتیں: تینوں کولنگ چینلز کو شامل کرکے گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بڑھاتے ہیں، انتہائی تھرمل طور پر کنڈکٹیو میڈیا کا استعمال کرتے ہوئے حرارت کی منتقلی کی شرح کو تیز کرتے ہیں، اور درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کے لیے فعال ٹھنڈک کے طریقے استعمال کرتے ہیں۔
اختلافات:
| موازنہ آئٹم | بیلناکار | پرزمیٹک | تھیلی |
| تھرمل کنڈکشن میڈیم | سیل خود + تھرمل طور پر conductive فلر | سیل خود + حرارتی طور پر conductive چپکنے والی + بیس پلیٹ/سائیڈ پلیٹ | سیل خود + حرارتی طور پر conductive چپکنے والا + گرمی پھیلانے والا |
| تھرمل کنڈکشن پاتھ | سیل → تھرمل طور پر کنڈکٹیو چپکنے والی → بریکٹ/مائع کولڈ پلیٹ | سیل → تھرمل طور پر کنڈکٹیو چپکنے والی → بیس پلیٹ/سائیڈ پلیٹ → کولڈ پلیٹ | سیل → تھرمل طور پر کنڈکٹیو چپکنے والی → ہیٹ اسپریڈر → کولڈ پلیٹ |
| مؤثر گرمی کی کھپت کا علاقہ | 918 mm² (18650) | 3996 mm² (148) | 36547 mm² (161) |
| مؤثر گرمی کی کھپت کے علاقے کا تناسب | 25% | 10.40% | 50% |
مزید برآں، کولنگ میڈیم کے انتخاب، کولنگ پلیٹوں کی ترتیب، اور حتمی گرمی کی کھپت کی کارکردگی کے حوالے سے اہم اختلافات ہیں۔