بیٹری کے مجموعی ڈیزائن کے منصوبے پر تبادلہ خیال

一、ماڈیول مجموعی ڈیزائن کی خصوصیات

بیٹری ماڈیول کو بیٹری سیل اور بیٹری پیک کے درمیان ایک انٹرمیڈیٹ پروڈکٹ کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے جو سیریز اور متوازی میں لتیم آئن بیٹری سیل کے امتزاج سے بنتا ہے، اور واحد بیٹری کے وولٹیج اور درجہ حرارت کی نگرانی اور مینجمنٹ ڈیوائس۔ اس کی ساخت کو سیل کو سپورٹ، ٹھیک اور حفاظت کرنا چاہیے، اور ڈیزائن کی ضروریات کو مکینیکل طاقت، برقی کارکردگی، گرمی کی کھپت کی کارکردگی اور غلطی سے نمٹنے کی صلاحیت کی ضروریات کو پورا کرنے کی ضرورت ہے۔آیا یہ سیل کی پوزیشن کو مکمل طور پر ٹھیک کر سکتا ہے اور اسے خرابی سے بچا سکتا ہے جو کارکردگی کو نقصان پہنچاتی ہے، موجودہ لے جانے والی کارکردگی کی ضروریات کو کیسے پورا کیا جائے، سیل کے درجہ حرارت کے کنٹرول کو کیسے پورا کیا جائے، کیا سنگین اسامانیتاوں کا سامنا کرنے پر بجلی بند کی جائے، چاہے تھرمل رن وے پروپیگیشن سے بچیں، وغیرہ، بیٹری ماڈیول کی خوبیوں کو جانچنے کا معیار ہوگا۔
 

شکل 1: مربع ہارڈ شیل پاور بیٹری پیک

 

شکل 2: مربع نرم پیک پاور بیٹری پیک

شکل 3: بیلناکار بیٹری پیک

二、برقی کارکردگی کی ضروریات

● سیل گروپ کی مستقل مزاجی کے تقاضے:

پیداواری عمل کی محدودیت کی وجہ سے، ہر سیل کے پیرامیٹرز کی مکمل مستقل مزاجی حاصل کرنا ناممکن ہے۔ سیریز کے استعمال کے عمل میں، بڑی اندرونی مزاحمت والے سیل کو پہلے ڈسچارج کیا جاتا ہے، اور پہلے مکمل طور پر چارج کیا جاتا ہے، طویل مدتی استعمال، ہر سیریز سیل کی صلاحیت اور وولٹیج میں فرق زیادہ سے زیادہ واضح ہوتا جا رہا ہے۔ مستقل مزاجی کے آٹھ تقاضے ہیں جنہیں ماڈیولز کے لیے سیلز کا انتخاب کرتے وقت غور کرنے کی ضرورت ہے۔
1۔مستقل صلاحیت
2۔مستقل وولٹیج
3۔مستقل مستقل موجودہ تناسب
4. مسلسل طاقت
5. مسلسل اندرونی مزاحمت
6. مسلسل خود خارج ہونے والے مادہ کی شرح
7. مسلسل پیداوار بیچ
8. مسلسل ڈسچارج پلیٹ فارم

● کم وولٹیج ڈیزائن کی ضروریات：

ماڈیول سیریز اور متوازی بیٹری سیلز کی ایک مخصوص تعداد پر مشتمل ہے، جس میں کم وولٹیج اور ہائی وولٹیج لائنوں کے دو حصے شامل ہیں۔ کم وولٹیج لائن سنگل سیل کے وولٹیج اور درجہ حرارت کے سگنل کو جمع کرنے کا کام کرتی ہے اور اسی بیلنس سرکٹ سے لیس ہوتی ہے۔ کچھ مینوفیکچررز ایک ایک کر کے ایک بیٹری کی حفاظت کے لیے پی سی بی بورڈ کو فیوز کے ساتھ ڈیزائن کریں گے، اور پی سی بی بورڈ اور فیوز پروٹیکشن کا امتزاج بھی استعمال کیا جاتا ہے، ایک بار ناکامی کے ایک خاص مقام پر، فیوز کام کرتا ہے، خرابی کی بیٹری منقطع ہو جاتی ہے، دوسری بیٹریاں عام طور پر کام کریں، اور حفاظت زیادہ ہے۔

شکل 4: مربع ہارڈ شیل ماڈیول ساخت کا خاکہ

● ہائی وولٹیج ڈیزائن کی ضروریات:

جب خلیوں کی تعداد ایک خاص حد تک پہنچ جاتی ہے اور 60V کے محفوظ وولٹیج سے تجاوز کر جاتی ہے تو ہائی وولٹیج سرکٹ بنتا ہے۔ ہائی وولٹیج کنکشن کو دو تقاضوں کو پورا کرنے کی ضرورت ہے: پہلا، کنڈکٹرز کی تقسیم اور سیل کے درمیان رابطے کی مزاحمت یکساں ہونی چاہیے، بصورت دیگر سنگل سیل کے وولٹیج کا پتہ لگانے میں مداخلت کی جائے گی۔ دوم، مزاحمت اتنی چھوٹی ہونی چاہیے کہ ٹرانسمیشن کے راستے پر برقی توانائی کے ضیاع سے بچ سکے۔ ہائی وولٹیج کی حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے ہائی اور لو وولٹیج لائنوں کے درمیان برقی تنہائی پر بھی غور کیا جانا چاہیے۔

三、مکینیکل ڈھانچے کے لیے ڈیزائن کی ضروریات

ماڈیول کے مکینیکل ڈھانچے کو قومی معیاری ڈیزائن کی ضروریات، اینٹی وائبریشن، اینٹی تھکاوٹ کو پورا کرنے کی ضرورت ہے۔ بیٹری کور کی ویلڈنگ کے درمیان کوئی ورچوئل ویلڈنگ نہیں ہے، اور زیادہ ویلڈنگ کے معاملے میں، بیٹری پیک کی سگ ماہی اچھی ہے۔ یہ سمجھا جاتا ہے کہ صنعت میں ماڈیولز اور بیٹری پیک کی ساخت کی کارکردگی مندرجہ ذیل ہے

	گروپ کی کارکردگی	بیٹری پیک کی کارکردگی
بیلناکار سیل	87%	65%
مربع سیل	89%	68%
نرم سیل	85%	65%

مختلف بیٹری گروپس اور بیٹری پیک کی کارکردگی کے اعدادوشمار
ماڈیول کو بہتر بنانے کے لیے جگہ کے استعمال کو بہتر بنانا ایک اہم طریقہ ہے، پاور بیٹری پیک انٹرپرائزز ماڈیول اور تھرمل مینجمنٹ سسٹم کے ڈیزائن کو بہتر بنا سکتے ہیں، سیل اسپیسنگ کو کم کر سکتے ہیں، تاکہ بیٹری باکس کے اندر موجود جگہ کے استعمال کو بہتر بنایا جا سکے۔ دوسرا حل یہ ہے کہ نئے مواد کا استعمال کیا جائے۔ مثال کے طور پر، پاور بیٹری سسٹم میں بس (متوازی سرکٹ میں بس، جو عام طور پر تانبے کی پلیٹ سے بنی ہوتی ہے) کو تانبے سے ایلومینیم سے بدل دیا جاتا ہے، اور ماڈیول فاسٹنرز کی جگہ شیٹ میٹل کے مواد سے اعلیٰ طاقت والے اسٹیل اور ایلومینیم ہوتے ہیں، جو پاور بیٹری کا وزن بھی کم کر سکتا ہے۔

四، ماڈیول تھرمل ڈیزائن

اس وقت، پاور بیٹری سسٹمز کے تھرمل مینجمنٹ کو بنیادی طور پر چار اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، قدرتی کولنگ، ایئر کولنگ، مائع کولنگ، اور ڈائریکٹ کولنگ۔ ان میں سے، قدرتی کولنگ ایک غیر فعال تھرمل مینجمنٹ طریقہ ہے، جبکہ ایئر کولنگ، مائع کولنگ، اور براہ راست کولنگ فعال ہیں، اور تینوں کے درمیان بنیادی فرق گرمی کی منتقلی کے درمیانے درجے کا فرق ہے۔

● قدرتی کولنگ

قدرتی کولنگ گرمی کی منتقلی کے لیے کوئی اضافی آلہ نہیں ہے۔

● ایئر کولنگ

ایئر کولنگ ہوا کو حرارت کی منتقلی کے ذریعہ استعمال کرتی ہے۔ غیر فعال ہوا کولنگ اور فعال ہوا کولنگ میں تقسیم، غیر فعال ہوا کولنگ بیرونی ہوا گرمی کی منتقلی کولنگ کے براہ راست استعمال سے مراد ہے. بیٹری کو ختم یا گرم کرنے کے لیے ایکٹو ایئر کولنگ کو بیرونی ہوا کو گرم یا ٹھنڈا کرنے کے لیے سمجھا جا سکتا ہے۔

● مائع کولنگ

مائع کولنگ اینٹی فریز (جیسے ایتھیلین گلائکول) کو حرارت کی منتقلی کے ذریعہ استعمال کرتی ہے۔ اسکیم میں، عام طور پر بہت سے مختلف ہیٹ ایکسچینج سرکٹس ہوتے ہیں، جیسے کہ ریڈی ایٹر سرکٹ کے ساتھ VOLT، ایئر کنڈیشنگ سرکٹ، PTC سرکٹ، بیٹری مینجمنٹ سسٹم جوابی ایڈجسٹمنٹ اور سوئچنگ کے لیے تھرمل مینجمنٹ حکمت عملی کے مطابق۔ TESLA ماڈل S میں موٹر کولنگ کے ساتھ سیریز میں ایک سرکٹ ہے۔ جب بیٹری کو کم درجہ حرارت پر گرم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، تو موٹر کولنگ سرکٹ بیٹری کولنگ سرکٹ کے ساتھ سیریز میں ہوتا ہے، اور موٹر بیٹری کو گرم کر سکتی ہے۔ جب پاور بیٹری اعلی درجہ حرارت پر ہوتی ہے تو، موٹر کولنگ سرکٹ اور بیٹری کولنگ سرکٹ متوازی طور پر ایڈجسٹ کیا جائے گا، اور دو کولنگ سسٹم آزادانہ طور پر گرمی کو ختم کریں گے.

● ڈائریکٹ کولنگ

ریفریجرینٹ (فیز چینج میٹریل) کو ہیٹ ٹرانسفر میڈیم کے طور پر استعمال کرتے ہوئے براہ راست کولنگ، ریفریجرینٹ مائع فیز کی تبدیلی کے عمل میں بہت زیادہ گرمی جذب کر سکتا ہے، اس کے مقابلے میں ریفریجرینٹ ہیٹ ٹرانسفر کی کارکردگی کو تین گنا سے زیادہ بڑھایا جا سکتا ہے، زیادہ تیزی سے لے جایا جا سکتا ہے۔ بیٹری سسٹم کے اندر حرارت۔ BMW i3 میں براہ راست کولنگ کا استعمال کیا گیا تھا۔
بیٹری سسٹم تھرمل مینجمنٹ سلوشنز کو ٹھنڈک کی کارکردگی کے علاوہ تمام بیٹری کے درجہ حرارت کی مستقل مزاجی پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ PACK میں سینکڑوں یا ہزاروں سیل ہوتے ہیں، اور درجہ حرارت سینسر ہر سیل کا پتہ نہیں لگا سکتا۔ مثال کے طور پر، Tesla Model S کے ایک ماڈیول میں سینکڑوں بیٹریاں ہیں، اور صرف دو درجہ حرارت کا پتہ لگانے والے پوائنٹس کا اہتمام کیا گیا ہے۔ لہذا، بیٹری کو تھرمل مینجمنٹ ڈیزائن کے ذریعے ہر ممکن حد تک مستقل رہنے کی ضرورت ہے۔ اور بہتر درجہ حرارت کی مستقل مزاجی بیٹری کی طاقت، زندگی، SOC اور کارکردگی کے دیگر پیرامیٹرز کی بنیاد ہے۔

اس وقت، مارکیٹ میں کولنگ کا مرکزی طریقہ مائع کولنگ اور فیز چینج میٹریل کولنگ کے امتزاج میں تبدیل ہو گیا ہے۔ فیز چینج میٹریل کولنگ کو مائع کولنگ کے ساتھ مل کر، یا کم سخت ماحولیاتی حالات میں اکیلے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایک ایسا عمل ہے جو اب بھی چین میں زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے، اور تھرمل چالکتا چپکنے والا عمل بیٹری ماڈیول کے نچلے حصے پر لگایا جاتا ہے۔ تھرمل گلو کی تھرمل چالکتا ہوا کی نسبت بہت زیادہ ہے۔ بیٹری سیل سے خارج ہونے والی حرارت کو تھرمل کنڈکٹیو چپکنے والی ماڈیول ہاؤسنگ میں منتقل کیا جاتا ہے، اور پھر مزید ماحول میں پھیل جاتا ہے۔

خلاصہ:

مستقبل میں، بڑی Oems اور بیٹری فیکٹریاں کارکردگی میں بہتری اور لاگت میں کمی کے ارد گرد ماڈیولز کے ڈیزائن اور پروڈکشن میں سخت مقابلہ کریں گی۔ مصنوعات کی بنیادی مسابقت کو مزید بڑھانے کے لیے کارکردگی کو مکینیکل طاقت، برقی کارکردگی، حرارت کی کھپت کی کارکردگی اور دیگر تین پہلوؤں کی ضروریات کو پورا کرنے کی ضرورت ہے۔ لاگت کے لحاظ سے، سمارٹ سیلز کی معیاری کاری پر گہرائی سے تحقیق کی جاتی ہے تاکہ پیداواری صلاحیت میں مزید توسیع کی بنیاد رکھی جا سکے، اور مختلف قسم کے معیاری سیلز کے امتزاج کے ذریعے گاڑی کی لچک حاصل کی جا سکتی ہے، اور بالآخر ایک نمایاں کمی پیداواری لاگت میں