चरम स्थितियों में उच्च वोल्टेज बैटरी प्रणाली का सुरक्षा विश्लेषण

2025-05-27

हाई वोल्टेज बैटरी सिस्टम विभिन्न अनुप्रयोगों में तेजी से प्रचलित हो रहे हैं, जिनमें इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी), नवीकरणीय ऊर्जा भंडारण प्रणाली और औद्योगिक उपकरण शामिल हैं। इन प्रणालियों के बढ़ते उपयोग के साथ, चरम स्थितियों में उनकी सुरक्षा सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है। इस विश्लेषण का उद्देश्य चरम पर्यावरणीय और परिचालन स्थितियों के अधीन होने पर उच्च वोल्टेज बैटरी प्रणालियों के सुरक्षा पहलुओं का मूल्यांकन करना है।

उच्च वोल्टेज बैटरी प्रणाली

1. उच्च वोल्टेज बैटरी प्रणालियों का अवलोकन

उच्च वोल्टेज बैटरी सिस्टम में आमतौर पर वांछित वोल्टेज और क्षमता प्राप्त करने के लिए श्रृंखला और/या समानांतर में जुड़े कई सेल होते हैं। इन प्रणालियों को उच्च ऊर्जा घनत्व और बिजली उत्पादन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो उन्हें लंबे समय तक निरंतर संचालन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।

2. चरम स्थितियों पर विचार किया गया

सुरक्षा विश्लेषण निम्नलिखित चरम स्थितियों पर केंद्रित है:

तापमान की चरम सीमा: बहुत अधिक और बहुत कम तापमान दोनों ही बैटरी के प्रदर्शन और सुरक्षा को प्रभावित कर सकते हैं।

यांत्रिक तनाव: भौतिक प्रभाव, कंपन और दबाव बैटरी घटकों को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेप (ईएमआई): ईएमआई का उच्च स्तर बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) को बाधित कर सकता है और खराबी का कारण बन सकता है।

ओवरचार्ज/ओवर-डिस्चार्ज: अनुचित चार्जिंग या डिस्चार्जिंग से थर्मल रनअवे और बैटरी क्षति हो सकती है।

आर्द्रता और नमी: उच्च आर्द्रता या नमी के संपर्क में आने से जंग और शॉर्ट सर्किट हो सकता है।

3. सुरक्षा जोखिम और प्रभाव

3.1 थर्मल रनअवे

उच्च वोल्टेज बैटरी सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण सुरक्षा जोखिमों में से एक थर्मल रनवे है। यह तब होता है जब बैटरी सेल ज़्यादा गरम हो जाती है, जिससे एक चेन रिएक्शन शुरू हो जाता है जिससे आग या विस्फोट हो सकता है। तापमान चरम सीमा, ओवरचार्जिंग और आंतरिक शॉर्ट सभी थर्मल रनवे में योगदान कर सकते हैं।

3.2 यांत्रिक क्षति

यांत्रिक तनाव बैटरी सेल और मॉड्यूल में दरारें, छेद या विकृति पैदा कर सकता है। इस क्षति से आंतरिक शॉर्ट सर्किट, इलेक्ट्रोलाइट रिसाव और संभावित आग का खतरा हो सकता है।

3.3 ईएमआई व्यवधान

EMI का उच्च स्तर BMS और बैटरी सेल के बीच संचार में बाधा उत्पन्न कर सकता है। इस व्यवधान के कारण चार्ज की गलत स्थिति (SOC) रीडिंग, अनुचित चार्जिंग/डिस्चार्जिंग दर और संभावित ओवरचार्ज/ओवर-डिस्चार्ज की स्थिति उत्पन्न हो सकती है।

3.4 ओवरचार्ज/ओवर-डिस्चार्ज जोखिम

ओवरचार्जिंग से अत्यधिक गैस उत्पादन, आंतरिक दबाव निर्माण और थर्मल रनवे हो सकता है। इसके विपरीत, ओवर-डिस्चार्जिंग से बैटरी सेल को अपरिवर्तनीय क्षति हो सकती है, जिससे उनका जीवनकाल और क्षमता कम हो सकती है।

3.5 आर्द्रता और नमी का प्रभाव

उच्च आर्द्रता या नमी के संपर्क में आने से बैटरी टर्मिनल और कनेक्टर खराब हो सकते हैं, जिससे खराब विद्युत कनेक्शन और संभावित शॉर्ट सर्किट हो सकता है। इसके अतिरिक्त, नमी बैटरी कोशिकाओं में प्रवेश कर सकती है, जिससे आंतरिक जंग और इलेक्ट्रोलाइट अपघटन हो सकता है।

4. सुरक्षा उपाय और न्यूनीकरण

4.1 थर्मल प्रबंधन प्रणाली

थर्मल रनवे को रोकने के लिए प्रभावी थर्मल प्रबंधन प्रणालियाँ महत्वपूर्ण हैं। इन प्रणालियों में आम तौर पर कूलिंग पंखे, लिक्विड कूलेंट या हीट सिंक शामिल होते हैं जो बैटरी संचालन के दौरान उत्पन्न गर्मी को नष्ट करते हैं।

4.2 यांत्रिक सुरक्षा

यांत्रिक तनाव से बचाने के लिए बैटरी सिस्टम को मजबूत, प्रभाव-प्रतिरोधी आवरण में रखा जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, शॉक एब्जॉर्बर और वाइब्रेशन डैम्पनर कंपन और प्रभावों के प्रभावों को कम कर सकते हैं।

4.3 ईएमआई परिरक्षण

EMI परिरक्षण बैटरी सिस्टम को बाहरी हस्तक्षेप से बचा सकता है। यह परिरक्षण उचित विद्युत चुम्बकीय संगतता सुनिश्चित करने के लिए धातु के आवरण, प्रवाहकीय कोटिंग्स या ग्राउंडिंग तकनीकों का रूप ले सकता है।

4.4 बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस)

उन्नत बीएमएस वास्तविक समय में बैटरी मापदंडों की निगरानी कर सकता है, ओवरचार्ज/ओवर-डिस्चार्ज स्थितियों का पता लगा सकता है और उन्हें रोक सकता है। ये सिस्टम सेल वोल्टेज को संतुलित कर सकते हैं, बैटरी की आयु बढ़ा सकते हैं और संभावित विफलताओं के शुरुआती चेतावनी संकेत प्रदान कर सकते हैं।

4.5 आर्द्रता और नमी नियंत्रण

उच्च आर्द्रता और नमी के संपर्क में आने से बचाने के लिए बैटरी सिस्टम को सील किया जाना चाहिए। नमी को अवशोषित करने और विद्युत घटकों को जंग से बचाने के लिए डेसीकेंट्स और कंफर्मल कोटिंग्स का भी उपयोग किया जा सकता है।

5। उपसंहार

चरम स्थितियों में उच्च वोल्टेज बैटरी सिस्टम की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए एक व्यापक दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है जो कई संभावित जोखिमों को संबोधित करता है। प्रभावी थर्मल प्रबंधन, यांत्रिक सुरक्षा, EMI परिरक्षण, उन्नत BMS और आर्द्रता/नमी नियंत्रण उपायों को लागू करके, बैटरी विफलताओं के जोखिम को काफी हद तक कम किया जा सकता है। चूंकि उच्च वोल्टेज बैटरी सिस्टम विकसित होते रहते हैं, इसलिए उभरती सुरक्षा चुनौतियों का समाधान करने और सिस्टम विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए चल रहे अनुसंधान और विकास आवश्यक होंगे।