১. নতুন শক্তির যানবাহনের জন্য লিথিয়াম ব্যাটারির বৈশিষ্ট্য
লিথিয়াম ব্যাটারির প্রধান সুবিধাগুলো হলো এর কম সেলফ-ডিসচার্জ হার, উচ্চ শক্তি ঘনত্ব, উচ্চ সাইকেল টাইম এবং ব্যবহারের সময় উচ্চ কার্যক্ষমতা। নতুন শক্তির জন্য প্রধান শক্তি উৎস হিসেবে লিথিয়াম ব্যাটারি ব্যবহার করা একটি ভালো শক্তির উৎস পাওয়ার সমতুল্য। তাই, নতুন শক্তির যানবাহনের প্রধান উপাদানগুলোর মধ্যে, লিথিয়াম ব্যাটারি সেলের সাথে সম্পর্কিত লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাকটি এর সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ মূল উপাদান এবং শক্তি সরবরাহকারী মূল অংশে পরিণত হয়েছে। লিথিয়াম ব্যাটারির কার্যপ্রক্রিয়ার সময়, পারিপার্শ্বিক পরিবেশের জন্য নির্দিষ্ট কিছু প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। পরীক্ষামূলক ফলাফল অনুসারে, সর্বোত্তম কার্যকারী তাপমাত্রা ২০°C থেকে ৪০°C-এর মধ্যে রাখা হয়। একবার ব্যাটারির চারপাশের তাপমাত্রা নির্দিষ্ট সীমা অতিক্রম করলে, লিথিয়াম ব্যাটারির কার্যক্ষমতা ব্যাপকভাবে হ্রাস পাবে এবং এর পরিষেবা জীবনও ব্যাপকভাবে কমে যাবে। কারণ লিথিয়াম ব্যাটারির চারপাশের তাপমাত্রা খুব কম হলে, চূড়ান্ত ডিসচার্জ ক্ষমতা এবং ডিসচার্জ ভোল্টেজ পূর্বনির্ধারিত মান থেকে বিচ্যুত হবে এবং এতে একটি তীব্র পতন ঘটবে।
পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা খুব বেশি হলে, লিথিয়াম ব্যাটারির থার্মাল রানাওয়ের সম্ভাবনা ব্যাপকভাবে বেড়ে যায় এবং অভ্যন্তরীণ তাপ একটি নির্দিষ্ট স্থানে জমা হয়ে গুরুতর তাপ সঞ্চয়ের সমস্যা তৈরি করে। যদি এই অংশের তাপ মসৃণভাবে নির্গত হতে না পারে, তবে লিথিয়াম ব্যাটারির দীর্ঘ কর্মঘণ্টার সাথে সাথে ব্যাটারিটি বিস্ফোরিত হওয়ার ঝুঁকিতে থাকে। এই নিরাপত্তা ঝুঁকি ব্যক্তিগত নিরাপত্তার জন্য একটি বড় হুমকি, তাই লিথিয়াম ব্যাটারিগুলোকে অবশ্যই ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক কুলিং ডিভাইসের উপর নির্ভর করতে হবে যাতে কাজ করার সময় সামগ্রিক সরঞ্জামের নিরাপত্তা কর্মক্ষমতা উন্নত করা যায়। দেখা যায় যে, গবেষকরা যখন লিথিয়াম ব্যাটারির তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করেন, তখন তাদের অবশ্যই যৌক্তিকভাবে বাহ্যিক ডিভাইস ব্যবহার করে তাপ নির্গত করতে হবে এবং লিথিয়াম ব্যাটারির সর্বোত্তম কার্যক্ষম তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে হবে। তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ সংশ্লিষ্ট মানদণ্ডে পৌঁছানোর পর, নতুন শক্তির যানবাহনের নিরাপদ চালনার লক্ষ্য খুব কমই হুমকির মুখে পড়বে।
২. নতুন শক্তির যানবাহনের পাওয়ার লিথিয়াম ব্যাটারির তাপ উৎপাদন প্রক্রিয়া
যদিও এই ব্যাটারিগুলো শক্তি উৎপাদনকারী যন্ত্র হিসেবে ব্যবহার করা যায়, তবে বাস্তব প্রয়োগের ক্ষেত্রে এদের মধ্যে পার্থক্যগুলো আরও স্পষ্ট হয়ে ওঠে। কিছু ব্যাটারির অসুবিধা বেশি, তাই নতুন শক্তির যানবাহন নির্মাতাদের সতর্কতার সাথে নির্বাচন করা উচিত। উদাহরণস্বরূপ, লেড-অ্যাসিড ব্যাটারি মধ্যবর্তী পর্যায়ে পর্যাপ্ত শক্তি সরবরাহ করে, কিন্তু এটি চলার সময় চারপাশের পরিবেশের ব্যাপক ক্ষতি করে, এবং এই ক্ষতি পরবর্তীতে অপূরণীয় হয়ে ওঠে। তাই, পরিবেশগত নিরাপত্তা রক্ষার জন্য, দেশ লেড-অ্যাসিড ব্যাটারিকে নিষিদ্ধ তালিকায় অন্তর্ভুক্ত করেছে। উন্নয়নের সময়কালে, নিকেল-মেটাল হাইড্রাইড ব্যাটারি ভালো সুযোগ পেয়েছে, এর উন্নয়ন প্রযুক্তি ধীরে ধীরে পরিপক্ক হয়েছে এবং এর প্রয়োগের ক্ষেত্রও প্রসারিত হয়েছে। তবে, লিথিয়াম ব্যাটারির তুলনায় এর অসুবিধাগুলো কিছুটা স্পষ্ট। উদাহরণস্বরূপ, সাধারণ ব্যাটারি নির্মাতাদের জন্য নিকেল-মেটাল হাইড্রাইড ব্যাটারির উৎপাদন খরচ নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন। ফলে, বাজারে নিকেল-মেটাল হাইড্রাইড ব্যাটারির দাম বেশিই থেকেছে। কিছু নতুন শক্তির যানবাহন ব্র্যান্ড, যারা সাশ্রয়ী মূল্যের ওপর জোর দেয়, তারা গাড়ির যন্ত্রাংশ হিসেবে এগুলো ব্যবহারের কথা খুব কমই বিবেচনা করে। আরও গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো, লিথিয়াম ব্যাটারির তুলনায় নিকেল-মেটাল হাইড্রাইড ব্যাটারি পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার প্রতি অনেক বেশি সংবেদনশীল এবং উচ্চ তাপমাত্রার কারণে এতে আগুন লাগার সম্ভাবনা বেশি থাকে। একাধিক তুলনার পর লিথিয়াম ব্যাটারি শ্রেষ্ঠত্ব প্রমাণ করেছে এবং বর্তমানে নতুন শক্তির যানবাহনগুলিতে এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে।
লিথিয়াম ব্যাটারি যে নতুন শক্তির যানবাহনে শক্তি সরবরাহ করতে পারে, তার কারণ হলো এর পজিটিভ এবং নেগেটিভ ইলেকট্রোডে সক্রিয় উপাদান থাকে। ক্রমাগত উপাদান জমা ও নিষ্কাশনের প্রক্রিয়ায় প্রচুর পরিমাণে বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন হয় এবং তারপর শক্তি রূপান্তরের নীতি অনুসারে, বৈদ্যুতিক শক্তি ও গতিশক্তির মধ্যে আদান-প্রদানের মাধ্যমে নতুন শক্তির যানবাহনে শক্তিশালী শক্তি সরবরাহ করা হয়, যা গাড়ি চালানোর উদ্দেশ্য পূরণ করতে পারে। একই সাথে, যখন লিথিয়াম ব্যাটারি সেল রাসায়নিক বিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়, তখন এটি শক্তি রূপান্তর সম্পূর্ণ করার জন্য তাপ শোষণ ও নির্গমনের কাজ করে। এছাড়াও, লিথিয়াম পরমাণু স্থির নয়, এটি ইলেকট্রোলাইট এবং ডায়াফ্রামের মধ্যে ক্রমাগত চলাচল করতে পারে এবং এর মধ্যে পোলারাইজেশন অভ্যন্তরীণ রোধ থাকে।
এখন, তাপও যথাযথভাবে নির্গত হবে। তবে, নতুন শক্তির যানবাহনের লিথিয়াম ব্যাটারির চারপাশের তাপমাত্রা অনেক বেশি থাকে, যা সহজেই পজিটিভ এবং নেগেটিভ সেপারেটরগুলোর ক্ষয় ঘটাতে পারে। এছাড়াও, নতুন শক্তির লিথিয়াম ব্যাটারির গঠন একাধিক ব্যাটারি প্যাক দিয়ে তৈরি। সমস্ত ব্যাটারি প্যাক থেকে উৎপন্ন তাপ একটি একক ব্যাটারির তুলনায় অনেক বেশি। যখন তাপমাত্রা একটি পূর্বনির্ধারিত মান অতিক্রম করে, তখন ব্যাটারিটি বিস্ফোরিত হওয়ার চরম ঝুঁকিতে থাকে।
৩. ব্যাটারি তাপ ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের মূল প্রযুক্তিসমূহ
নতুন শক্তির যানবাহনের ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের প্রতি দেশে ও বিদেশে ব্যাপক মনোযোগ দেওয়া হয়েছে, ধারাবাহিক গবেষণা শুরু হয়েছে এবং অনেক সাফল্য অর্জিত হয়েছে। এই নিবন্ধে নতুন শক্তির যানবাহনের ব্যাটারি থার্মাল ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের অবশিষ্ট ব্যাটারি শক্তির সঠিক মূল্যায়ন, ব্যাটারি ব্যালেন্স ম্যানেজমেন্ট এবং এতে ব্যবহৃত মূল প্রযুক্তিগুলোর উপর আলোকপাত করা হবে।তাপ ব্যবস্থাপনা সিস্টেম.
৩.১ ব্যাটারি তাপ ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের অবশিষ্ট শক্তি মূল্যায়ন পদ্ধতি
গবেষকরা SOC মূল্যায়নে প্রচুর শক্তি ও শ্রমসাধ্য প্রচেষ্টা বিনিয়োগ করেছেন এবং প্রধানত অ্যাম্পিয়ার-আওয়ার ইন্টিগ্রাল পদ্ধতি, লিনিয়ার মডেল পদ্ধতি, নিউরাল নেটওয়ার্ক পদ্ধতি এবং কালম্যান ফিল্টার পদ্ধতির মতো বৈজ্ঞানিক ডেটা অ্যালগরিদম ব্যবহার করে বিপুল সংখ্যক সিমুলেশন পরীক্ষা করেছেন। তবে, এই পদ্ধতি প্রয়োগের সময় প্রায়শই গণনার ত্রুটি ঘটে। যদি সময়মতো এই ত্রুটি সংশোধন করা না হয়, তবে গণনার ফলাফলের মধ্যে ব্যবধান ক্রমশ বাড়তে থাকে। এই ত্রুটি পূরণের জন্য, গবেষকরা সাধারণত সবচেয়ে সঠিক ফলাফল পাওয়ার উদ্দেশ্যে আনশি মূল্যায়ন পদ্ধতিকে অন্যান্য পদ্ধতির সাথে একত্রিত করে একে অপরের সাথে যাচাই করেন। সঠিক ডেটার সাহায্যে গবেষকরা ব্যাটারির ডিসচার্জ কারেন্ট নির্ভুলভাবে অনুমান করতে পারেন।
৩.২ ব্যাটারি তাপ ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের সুষম ব্যবস্থাপনা
ব্যাটারি থার্মাল ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের ব্যালেন্স ম্যানেজমেন্ট প্রধানত পাওয়ার ব্যাটারির প্রতিটি অংশের ভোল্টেজ এবং পাওয়ারের মধ্যে সমন্বয় সাধনের জন্য ব্যবহৃত হয়। বিভিন্ন অংশে ভিন্ন ভিন্ন ব্যাটারি ব্যবহার করার পর, সেগুলোর পাওয়ার এবং ভোল্টেজ ভিন্ন হয়ে যায়। এই সময়ে, উভয়ের মধ্যকার পার্থক্য ও অসামঞ্জস্য দূর করার জন্য ব্যালেন্স ম্যানেজমেন্ট ব্যবহার করা উচিত। বর্তমানে এটি সবচেয়ে বহুল ব্যবহৃত ব্যালেন্স ম্যানেজমেন্ট কৌশল।
এটি প্রধানত দুই প্রকারের: প্যাসিভ ইকুয়ালাইজেশন এবং অ্যাক্টিভ ইকুয়ালাইজেশন। প্রয়োগের দৃষ্টিকোণ থেকে, এই দুই ধরনের ইকুয়ালাইজেশন পদ্ধতির বাস্তবায়ন নীতিগুলো বেশ ভিন্ন।
(1) প্যাসিভ ব্যালেন্স। প্যাসিভ ইকুয়ালাইজেশনের নীতিটি একটি একক ব্যাটারি স্ট্রিংয়ের ভোল্টেজ ডেটার উপর ভিত্তি করে ব্যাটারির শক্তি এবং ভোল্টেজের মধ্যে আনুপাতিক সম্পর্ককে কাজে লাগায়, এবং এই দুটির রূপান্তর সাধারণত রেজিস্ট্যান্স ডিসচার্জের মাধ্যমে সম্পন্ন হয়: একটি উচ্চ-ক্ষমতার ব্যাটারি রেজিস্ট্যান্স হিটিংয়ের মাধ্যমে তাপ উৎপন্ন করে, তারপর বাতাসের মাধ্যমে তা ছড়িয়ে দিয়ে শক্তি ক্ষয়ের উদ্দেশ্য পূরণ করে। তবে, এই ইকুয়ালাইজেশন পদ্ধতি ব্যাটারি ব্যবহারের দক্ষতা উন্নত করে না। এছাড়াও, যদি তাপ নির্গমন অসম হয়, তবে অতিরিক্ত গরম হওয়ার সমস্যার কারণে ব্যাটারি তার থার্মাল ম্যানেজমেন্টের কাজটি সম্পন্ন করতে পারবে না।
(2) সক্রিয় ভারসাম্য। সক্রিয় ভারসাম্য হল নিষ্ক্রিয় ভারসাম্যের একটি উন্নত সংস্করণ, যা নিষ্ক্রিয় ভারসাম্যের অসুবিধাগুলি পূরণ করে। বাস্তবায়নের নীতির দৃষ্টিকোণ থেকে, সক্রিয় ভারসাম্যের নীতি নিষ্ক্রিয় ভারসাম্যের নীতিকে বোঝায় না, বরং এটি একটি সম্পূর্ণ ভিন্ন নতুন ধারণা গ্রহণ করে: সক্রিয় ভারসাম্য ব্যাটারির বৈদ্যুতিক শক্তিকে তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত করে না এবং তা অপচয় করে না, যাতে উচ্চ শক্তির ব্যাটারি থেকে কম শক্তির ব্যাটারিতে শক্তি স্থানান্তরিত হয়। অধিকন্তু, এই ধরণের স্থানান্তর শক্তি সংরক্ষণের নিয়ম লঙ্ঘন করে না এবং এতে কম ক্ষতি, উচ্চ ব্যবহার দক্ষতা এবং দ্রুত ফলাফলের সুবিধা রয়েছে। তবে, ভারসাম্য ব্যবস্থাপনার গঠন কাঠামো তুলনামূলকভাবে জটিল। যদি ভারসাম্য বিন্দু সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা না হয়, তবে এটি অতিরিক্ত আকারের কারণে পাওয়ার ব্যাটারি প্যাকের অপূরণীয় ক্ষতি করতে পারে। সংক্ষেপে, সক্রিয় ভারসাম্য ব্যবস্থাপনা এবং নিষ্ক্রিয় ভারসাম্য ব্যবস্থাপনা উভয়েরই সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে। নির্দিষ্ট প্রয়োগের ক্ষেত্রে, গবেষকরা লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাকের ক্ষমতা এবং স্ট্রিং সংখ্যা অনুযায়ী পছন্দ করতে পারেন। কম ধারণক্ষমতা ও কম সংখ্যক লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাক প্যাসিভ ইকুয়ালাইজেশন ম্যানেজমেন্টের জন্য উপযুক্ত, এবং উচ্চ ধারণক্ষমতা ও বেশি সংখ্যক পাওয়ারের লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাক অ্যাক্টিভ ইকুয়ালাইজেশন ম্যানেজমেন্টের জন্য উপযুক্ত।
৩.৩ ব্যাটারি তাপ ব্যবস্থাপনা সিস্টেমে ব্যবহৃত প্রধান প্রযুক্তিসমূহ
(1) ব্যাটারির সর্বোত্তম কার্যকরী তাপমাত্রার পরিসীমা নির্ধারণ করুন। থার্মাল ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম প্রধানত ব্যাটারির চারপাশের তাপমাত্রা সমন্বয় করার জন্য ব্যবহৃত হয়, তাই থার্মাল ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের প্রয়োগ কার্যকারিতা নিশ্চিত করার জন্য, গবেষকদের দ্বারা বিকশিত মূল প্রযুক্তি প্রধানত ব্যাটারির কার্যকরী তাপমাত্রা নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত হয়। যতক্ষণ ব্যাটারির তাপমাত্রা একটি উপযুক্ত পরিসীমার মধ্যে রাখা হয়, ততক্ষণ লিথিয়াম ব্যাটারি সর্বদা সর্বোত্তম কার্যকরী অবস্থায় থাকতে পারে, যা নতুন শক্তির যানবাহন পরিচালনার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি সরবরাহ করে। এইভাবে, নতুন শক্তির যানবাহনের লিথিয়াম ব্যাটারির কার্যক্ষমতা সর্বদা চমৎকার অবস্থায় থাকতে পারে।
(2) ব্যাটারির তাপীয় পরিসীমা গণনা এবং তাপমাত্রার পূর্বাভাস। এই প্রযুক্তিতে প্রচুর গাণিতিক মডেলের গণনা জড়িত। বিজ্ঞানীরা ব্যাটারির ভিতরের তাপমাত্রার পার্থক্য বের করার জন্য সংশ্লিষ্ট গণনা পদ্ধতি ব্যবহার করেন এবং এটিকে ভিত্তি করে ব্যাটারির সম্ভাব্য তাপীয় আচরণের পূর্বাভাস দেন।
(3) তাপ স্থানান্তর মাধ্যমের নির্বাচন। তাপ ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের উন্নত কর্মক্ষমতা তাপ স্থানান্তর মাধ্যমের পছন্দের উপর নির্ভর করে। বর্তমানের বেশিরভাগ নতুন শক্তির যানবাহন শীতল করার মাধ্যম হিসেবে বায়ু/কুল্যান্ট ব্যবহার করে। এই শীতলীকরণ পদ্ধতিটি পরিচালনা করা সহজ, উৎপাদন খরচ কম এবং ব্যাটারির তাপ অপসারণের উদ্দেশ্য ভালোভাবে পূরণ করতে পারে।পিটিসি এয়ার হিটার/পিটিসি কুল্যান্ট হিটার)
(4) সমান্তরাল বায়ুচলাচল এবং তাপ অপচয় কাঠামোর নকশা গ্রহণ করা হয়েছে। লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাকগুলির মধ্যে বায়ুচলাচল এবং তাপ অপচয়ের নকশা বাতাসের প্রবাহকে প্রসারিত করতে পারে যাতে এটি ব্যাটারি প্যাকগুলির মধ্যে সমানভাবে বিতরণ করা যায়, যা ব্যাটারি মডিউলগুলির মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্যকে কার্যকরভাবে সমাধান করে।
(5) ফ্যান এবং তাপমাত্রা পরিমাপের স্থান নির্বাচন। এই মডিউলে, গবেষকরা প্রচুর পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে তাত্ত্বিক গণনা করেছেন এবং তারপরে ফ্লুইড মেকানিক্স পদ্ধতি ব্যবহার করে ফ্যানের বিদ্যুৎ খরচের মান বের করেছেন। এরপরে, গবেষকরা ব্যাটারির তাপমাত্রার ডেটা সঠিকভাবে পাওয়ার জন্য ফাইনাইট এলিমেন্টস ব্যবহার করে সবচেয়ে উপযুক্ত তাপমাত্রা পরিমাপের স্থান খুঁজে বের করবেন।
পোস্ট করার সময়: ১০-সেপ্টেম্বর-২০২৪
