এনএফ নিউ এনার্জি ভেহিকেল থার্মাল ম্যানেজমেন্ট: ব্যাটারি সিস্টেম থার্মাল ম্যানেজমেন্ট

নতুন শক্তির যানবাহনের প্রধান শক্তি উৎস হিসেবে পাওয়ার ব্যাটারি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যানবাহন ব্যবহারের সময় ব্যাটারিকে জটিল ও পরিবর্তনশীল কর্মপরিবেশের সম্মুখীন হতে হয়। গাড়ির চলার পরিসীমা বাড়ানোর জন্য একটি নির্দিষ্ট জায়গায় যত বেশি সম্ভব ব্যাটারি স্থাপন করতে হয়, তাই গাড়িতে ব্যাটারি প্যাকের জন্য জায়গা খুবই সীমিত। গাড়ি চলার সময় ব্যাটারি প্রচুর তাপ উৎপন্ন করে এবং সময়ের সাথে সাথে তুলনামূলকভাবে ছোট একটি জায়গায় তা জমা হয়। ব্যাটারি প্যাকে সেলগুলো ঘনভাবে সাজানো থাকার কারণে, মাঝের অংশে তাপ ছড়ানোও তুলনামূলকভাবে বেশি কঠিন হয়ে পড়ে, যা সেলগুলোর মধ্যে তাপমাত্রার অসামঞ্জস্যকে আরও বাড়িয়ে তোলে। এর ফলে ব্যাটারির চার্জিং ও ডিসচার্জিং দক্ষতা কমে যায় এবং ব্যাটারির শক্তি প্রভাবিত হয়; এটি থার্মাল রানঅ্যাওয়ে ঘটাতে পারে এবং সিস্টেমের নিরাপত্তা ও আয়ুষ্কালকে ক্ষতিগ্রস্ত করে।
পাওয়ার ব্যাটারির তাপমাত্রা এর কার্যক্ষমতা, আয়ু এবং সুরক্ষার উপর ব্যাপক প্রভাব ফেলে। কম তাপমাত্রায়, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ রোধ বেড়ে যায় এবং এর ধারণক্ষমতা কমে যায়। চরম ক্ষেত্রে, ইলেকট্রোলাইট জমে যায় এবং ব্যাটারি ডিসচার্জ করা যায় না। ব্যাটারি সিস্টেমের নিম্ন-তাপমাত্রার কার্যক্ষমতা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়, যার ফলে বৈদ্যুতিক গাড়ির পাওয়ার আউটপুট কমে যায় এবং রেঞ্জ হ্রাস পায়। কম তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে নতুন শক্তির যানবাহন চার্জ করার সময়, সাধারণ BMS চার্জ করার আগে প্রথমে ব্যাটারিকে একটি উপযুক্ত তাপমাত্রায় গরম করে। যদি এটি সঠিকভাবে পরিচালনা করা না হয়, তবে এটি তাৎক্ষণিক ভোল্টেজ ওভারচার্জের দিকে নিয়ে যাবে, যার ফলে অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিট হবে এবং পরবর্তীতে ধোঁয়া, আগুন বা এমনকি বিস্ফোরণও ঘটতে পারে। বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি সিস্টেমের নিম্ন-তাপমাত্রায় চার্জিংয়ের এই নিরাপত্তা সমস্যাটি ঠান্ডা অঞ্চলে বৈদ্যুতিক গাড়ির প্রসারকে অনেকাংশে সীমাবদ্ধ করে।
ব্যাটারি থার্মাল ম্যানেজমেন্ট হলো বিএমএস (BMS)-এর একটি গুরুত্বপূর্ণ কাজ, যার প্রধান উদ্দেশ্য হলো ব্যাটারি প্যাককে সর্বদা একটি উপযুক্ত তাপমাত্রার পরিসরে সচল রাখা, যাতে ব্যাটারি প্যাকটির সর্বোত্তম কার্যক্ষমতা বজায় থাকে। ব্যাটারির থার্মাল ম্যানেজমেন্টের মধ্যে প্রধানত কুলিং (শীতলীকরণ), হিটিং (উত্তাপন) এবং টেম্পারেচার ইকুয়ালাইজেশন (তাপমাত্রার সমতাকরণ)-এর মতো কাজগুলো অন্তর্ভুক্ত। কুলিং এবং হিটিং ফাংশনগুলো মূলত ব্যাটারির উপর বাইরের পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার সম্ভাব্য প্রভাব বিবেচনা করে সমন্বয় করা হয়। ব্যাটারি প্যাকের ভেতরের তাপমাত্রার পার্থক্য কমাতে এবং ব্যাটারির কোনো নির্দিষ্ট অংশ অতিরিক্ত গরম হয়ে যাওয়ার কারণে সৃষ্ট দ্রুত ক্ষয় রোধ করতে টেম্পারেচার ইকুয়ালাইজেশন ব্যবহার করা হয়।

সাধারণভাবে বলতে গেলে, পাওয়ার ব্যাটারির শীতলীকরণ পদ্ধতিকে প্রধানত তিনটি ভাগে ভাগ করা যায়: এয়ার কুলিং, লিকুইড কুলিং এবং ডাইরেক্ট কুলিং। এয়ার-কুলিং পদ্ধতিতে, গাড়ির যাত্রীর বসার স্থানের প্রাকৃতিক বাতাস বা শীতল বাতাস ব্যাটারির পৃষ্ঠের উপর দিয়ে প্রবাহিত করে তাপ বিনিময় ও শীতলীকরণ করা হয়। লিকুইড কুলিং পদ্ধতিতে সাধারণত একটি স্বতন্ত্র কুল্যান্ট পাইপলাইন ব্যবহার করে পাওয়ার ব্যাটারিকে গরম বা ঠান্ডা করা হয়। বর্তমানে, শীতলীকরণের ক্ষেত্রে এই পদ্ধতিটিই প্রধান। উদাহরণস্বরূপ, টেসলা এবং ভোল্ট উভয়ই এই শীতলীকরণ পদ্ধতি ব্যবহার করে। ডাইরেক্ট কুলিং সিস্টেমে পাওয়ার ব্যাটারির জন্য কোনো কুলিং পাইপলাইনের প্রয়োজন হয় না এবং সরাসরি রেফ্রিজারেন্ট ব্যবহার করে ব্যাটারিকে ঠান্ডা করা হয়।

১. বায়ু শীতলীকরণ ব্যবস্থা:
প্রাথমিক যুগের পাওয়ার ব্যাটারিগুলিতে, তাদের কম ধারণক্ষমতা এবং শক্তি ঘনত্বের কারণে, অনেক ব্যাটারি বায়ু শীতলীকরণের মাধ্যমে ঠান্ডা করা হতো। বায়ু শীতলীকরণ (পিটিসি এয়ার হিটারএটি দুটি শ্রেণীতে বিভক্ত: প্রাকৃতিক বায়ু শীতলীকরণ এবং কৃত্রিম বায়ু শীতলীকরণ (ফ্যান ব্যবহার করে), এবং ব্যাটারি ঠান্ডা করার জন্য কেবিনের প্রাকৃতিক বাতাস বা ঠান্ডা বাতাস ব্যবহার করে।