نئی توانائی کی گاڑی کے لیے براہ راست کولنگ بمقابلہ مائع کولنگبیٹری پیک:
اصول، فائدے، اور نقصانات
I. بیٹریاں "گرمی اور سردی دونوں کے لیے حساس" کیوں ہیں؟
پاور بیٹریوں کی کارکردگی کا درجہ حرارت کے ساتھ مضبوطی سے تعلق ہے: 45 ڈگری سے اوپر، صلاحیت کا زوال تیز ہو جاتا ہے، اور سائیکل کی زندگی 30 فیصد سے زیادہ کم ہو سکتی ہے۔ 60 ڈگری سے اوپر، الیکٹرولائٹ گل جاتا ہے، SEI فلم پھٹ جاتی ہے، اور سنگین صورتوں میں، تھرمل بھاگنا شروع ہوتا ہے۔ کم درجہ حرارت پر، اندرونی مزاحمت بڑھ جاتی ہے، چارجنگ کے دوران لتیم چڑھانا ہوتا ہے، اور رینج کم ہو جاتی ہے۔ لتیم آئن بیٹریوں کے لیے بہترین آپریٹنگ رینج کو عام طور پر 25–40 ڈگری سمجھا جاتا ہے، اور انجینئرنگ میں، سیل کے درجہ حرارت کا فرق<5℃ within the pack is generally considered an optimization target (high-end models aim for <2℃), but this is not a mandatory national standard. The three main tasks of a thermal management system are: heat dissipation, heating, and maintaining temperature consistency.
فی الحال، مسافر گاڑیوں کے لیے فعال کولنگ کی چار اہم اقسام ہیں، جن کی درجہ بندی سب سے زیادہ عام سے لے کر انتہائی جارحانہ تک ہے:
• غیر فعال ہوا کولنگ (قدرتی کولنگ): بیٹری پیک کے ہیٹ ایکسچینج پنکھوں کے ذریعے قدرتی کنویکشن پر انحصار کرتا ہے۔ یہ کوئی طاقت نہیں لیتا اور اس کی قیمت سب سے کم ہے، لیکن گرمی کی کھپت انتہائی سست ہے۔ اسے مرکزی دھارے کی مسافر گاڑیوں سے مرحلہ وار باہر کر دیا گیا ہے اور یہ صرف ابتدائی کم رفتار کاروں میں پائی جاتی ہے۔
• ایکٹو ایئر کولنگ: کنویکشن کو زبردستی کرنے کے لیے پنکھا استعمال کرتا ہے۔ اس کا ڈھانچہ سادہ ہے اور اسے برقرار رکھنا سستا ہے، لیکن ہوا کی تھرمل چالکتا صرف 0.026 W/(m·K) ہے، جس کے نتیجے میں اعلی درجہ حرارت میں کم کارکردگی ہوتی ہے۔ یہ زیادہ تر اندراج-سطح کی کاروں میں پایا جاتا ہے جن کی قیمت 100,000 RMB سے کم ہے (جیسے کچھ Wuling Hongguang MINIs اور BAIC نیو انرجی گاڑیاں)۔
• مائع کولنگ: فی الحال درمیانی-سے-اعلی-گاڑیوں میں معیاری ہے۔ کولنٹ (ایتھیلین گلائکول آبی محلول) گرمی کو دور کرنے کے لیے گردش کرتا ہے، تیز رفتار-چارج گرمی کی کھپت اور کم-درجہ حرارت کو ایڈجسٹ کرتا ہے، اور مرکزی دھارے میں مارکیٹ شیئر رکھتا ہے۔
• براہ راست ریفریجرینٹ کولنگ: ایئر کنڈیشنگ ریفریجرینٹ کو براہ راست بیٹری پیک کے اندر بخارات میں داخل کیا جاتا ہے، جس سے "صفر-فاصلہ" مرحلے میں تبدیلی گرمی جذب ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں اعلیٰ ترین کارکردگی ہوتی ہے۔
▸ وسرجن کولنگ (ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجی): 2024 کے بعد چھوٹی{-بیچ کی تنصیبات، بڑے-پیمانے پر بڑے پیمانے پر پیداوار ابھی تک دستیاب نہیں ہے۔ بیٹری کے خلیات کو انسولیٹنگ کولنٹ (فلورینیٹڈ مائع/مصنوعی ایسٹر) میں ڈبو دیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں گرمی کی سب سے زیادہ یکساں کھپت ہوتی ہے، لیکن زیادہ لاگت اور دیکھ بھال میں دشواری ہوتی ہے۔ فی الحال صرف چند ماڈلز اسے پائلٹ آپشن کے طور پر استعمال کر رہے ہیں۔
مائع کمپنیoling:بنیادی تصورات اور اصول
مائع کولنگ ایک کولنٹ کا استعمال کرتا ہے (عام طور پر ایتھیلین گلائکول کا ایک آبی محلول، جس کی تھرمل چالکتا تقریباً 0.5 W/(m·K)) ہیٹ ایکسچینج میڈیم کے طور پر ہوتی ہے۔ ایک واٹر پمپ کولنٹ کو بیٹری پیک کے اندر موجود چینلز میں گردش کرنے کے لیے چلاتا ہے، چلر (بیٹری کولر) تک پہنچنے سے پہلے گرمی کو جذب کرتا ہے تاکہ ٹھنڈک کے لیے ایئر کنڈیشنگ ریفریجرینٹ کے ساتھ گرمی کا تبادلہ کرے، اور پھر کولنگ پلیٹ میں واپس آجائے۔ بنیادی اجزاء: الیکٹرک کمپریسر → چلر → الیکٹرک واٹر پمپ → مائع کولنگ پلیٹ → والو باڈی (چار-طرفہ/آٹھ-طریقہ) → PTC ہیٹر۔
فوائد
• درجہ حرارت کی زیادہ سے زیادہ یکسانیت، سیل کے درجہ حرارت کے فرق کو ±2 ڈگری کے اندر کنٹرول کرنا، براہ راست عمر بڑھانا اور مستقل مزاجی کو بہتر بنانا؛
• بالغ ٹیکنالوجی اور اچھی طرح سے-قائم کردہ سپلائی چین، جو مارکیٹ میں موجودہ مرکزی دھارے کے حل کی نمائندگی کرتی ہے۔
• گاڑی کے تھرمل مینجمنٹ کے ساتھ گہرا انضمام (موٹر ویسٹ ہیٹ ریکوری، کیبن ہیٹ پمپ)، اور کم-درجہ حرارت کو گرم کرنے کے لیے PTC شامل کرنے کی صلاحیت؛
• آسان دیکھ بھال کے لیے ماڈیولر طور پر بدلی جانے والی کولڈ پلیٹیں۔
نقصانات
زیادہ اجزاء کے ساتھ پیچیدہ نظام، جس کے نتیجے میں تقریباً 15%–20% زیادہ ابتدائی اخراجات ہوتے ہیں۔
• ایک اضافی واٹر پمپ اور کولنٹ سرکٹ گاڑی کا وزن بڑھاتا ہے، اور واٹر پمپ کی بجلی کی کھپت حد کو متاثر کرتی ہے۔
• کولنٹ کے رساو کا خطرہ، جس کے لیے باقاعدہ کولنٹ لیول کی جانچ کی ضرورت ہوتی ہے۔
• بالواسطہ ہیٹ ایکسچینج کے نتیجے میں اعلی چارجنگ کی شرحوں پر براہ راست کولنگ کے مقابلے میں سست ردعمل کی رفتار ہوتی ہے۔
براہ راست کولنگ: بنیادی تصورات اور اصول
ریفریجرینٹ ڈائریکٹ کولنگ بیٹری کولنگ سسٹم کو ایئر کنڈیشننگ سسٹم کے ساتھ جوڑتا ہے-لازمی طور پر ایئر کنڈیشنر کے بخارات کو براہ راست بیٹری پیک میں رکھتا ہے۔ ریفریجرینٹ (مین اسٹریم R134a, R1234yf، فیز کی تبدیلی کی اویکت حرارت > 200 kJ/kg) براہ راست-کولنگ پلیٹ کے اندر بخارات بن کر جذب کرتا ہے، براہ راست بیٹری سیل سے گرمی کو لے جاتا ہے۔ بنیادی اجزاء: الیکٹرک کمپریسر → کنڈینسر → الیکٹرانک ایکسپینشن والو → ڈائریکٹ-کولنگ پلیٹ → گیس-مائع الگ کرنے والا، پانی کے پمپ، کولنٹ سرکٹ اور چلر کی ضرورت کو ختم کرتا ہے۔
فوائد
• ثانوی ہیٹ ایکسچینج اسٹیج کو ختم کرتا ہے، تھرمل مزاحمت کو تقریباً 40% کم کرتا ہے، اور مائع کولنگ کے مقابلے میں ہیٹ ایکسچینج کی کارکردگی (گرمی کے تبادلے کے مرحلے) میں 20%–50% اضافہ کرتا ہے (متعدد نقلی اور بینچ ٹیسٹ، آپریٹنگ حالات کے ساتھ مختلف ہوتے ہیں۔ گاڑی کی توانائی کی مجموعی کارکردگی میں اسی طرح کی بہتری)
• ہلکا اور زیادہ کمپیکٹ سسٹم (تقریباً 30% چھوٹا حجم)، چیسس کی حدود والی گاڑیوں کے لیے فائدہ مند؛
• پانی کے پمپ کی مسلسل بجلی کی کھپت کو ختم کرتا ہے، ممکنہ طور پر اسی آپریٹنگ حالات کے تحت تقریباً 0.8 کلو واٹ فی 100 کلو میٹر تک توانائی کی کھپت کو کم کرتا ہے (واحد-گاڑی کی نقلی تخمینہ، سڑک کے حالات اور محیطی درجہ حرارت کے ساتھ اتار چڑھاؤ، صرف حوالہ کے لیے)؛
• 800V سپر-تیز چارجنگ کے ساتھ ہم آہنگ، بغیر زیادہ گرمی کے مستقل 4C یا اس سے بھی زیادہ شرحوں کے قابل۔
نقصانات
• براہ راست کولنگ پلیٹوں میں بہت زیادہ دباؤ کی مزاحمت اور سگ ماہی کی ضروریات ہوتی ہیں، جس کے نتیجے میں اعلی مینوفیکچرنگ اور اسمبلی رکاوٹیں ہوتی ہیں۔
• دو-مرحلے کا بہاؤ درجہ حرارت کی یکسانیت کو کنٹرول کرنا مشکل بناتا ہے: کم درجہ حرارت اور کم بوجھ کے حالات میں، ریفریجرینٹ براہ راست کولنگ پلیٹ کے اندر غیر مساوی گیس- مائع کی تقسیم کا شکار ہوتا ہے، جس کی وجہ سے مقامی سطح پر زیادہ کولنگ یا ناکافی گرمی کا تبادلہ ہوتا ہے، اور درجہ حرارت کی یکسانیت میں نمایاں کمی ہوتی ہے۔
• ریفریجرینٹ کا رساو براہ راست بیٹری ماڈیول کو آلودہ کر دے گا۔ اعلی انضمام کا مطلب ہے کہ مرمت کے لیے اکثر مکمل متبادل کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں زیادہ لاگت آتی ہے۔
• کنٹرول کی حکمت عملی پیچیدہ ہیں (اینٹی-ٹھنڈ، اینٹی-اوور کولنگ)، اور ٹیکنالوجی کی پختگی مائع کولنگ سے کم ہے۔
