نئی انرجی گاڑیوں کی بیٹریوں کی تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجی پر تبادلہ خیال
نئی توانائی والی گاڑیوں کے لیے پاور بیٹریاں طاقت کا بنیادی ذریعہ ہیں۔ بیٹریاں گاڑی کے آپریشن کے دوران بہت زیادہ گرمی پیدا کرتی ہیں، اور جیسے جیسے وقت گزرتا ہے، گرمی نسبتاً چھوٹی جگہ پر جمع ہوتی جاتی ہے۔ بیٹری پیک میں خلیات کے گھنے اسٹیکنگ کی وجہ سے، درمیانی حصے میں ایک خاص حد تک گرمی کو ختم کرنا بھی زیادہ مشکل ہے، جو خلیوں کے درمیان درجہ حرارت کی عدم مطابقت کو بڑھاتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، بیٹری کی چارجنگ اور ڈسچارجنگ کی کارکردگی کم ہو جائے گی، جس سے بیٹری کی طاقت متاثر ہوگی۔ سنگین صورتوں میں، یہ تھرمل بھاگنے کا باعث بھی بنے گا، جس سے نظام کی حفاظت اور زندگی متاثر ہوگی۔ خاص طور پر درجہ حرارت کے انتظام کے لحاظ سے، بیٹری کا تھرمل بھاگنا آگ اور کارکردگی میں کمی کا سبب بن سکتا ہے۔ اس لیے نئی انرجی گاڑیوں کی بیٹریوں کی تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجی پر تحقیق نئی انرجی گاڑیوں کی ترقی کے لیے بہت اہمیت کی حامل ہے۔
1. گاڑی کے تھرمل مینجمنٹ سسٹم کے بنیادی اجزاء
نئی انرجی گاڑیوں کے تھرمل مینجمنٹ سسٹم میں چار حصے شامل ہیں: بیٹری سسٹم، موٹر سسٹم، ایئر کنڈیشنگ سسٹم، اور دیگر اجزاء۔ روایتی ایندھن والی گاڑیوں کے تھرمل مینجمنٹ کے مقابلے میں نئی انرجی گاڑیوں کا تھرمل مینجمنٹ سسٹم زیادہ پیچیدہ ہے۔ بیٹری سسٹم نئی توانائی والی گاڑیوں کا ایک اہم جزو ہے۔ انجینئرز کو بیٹری سسٹم کے تھرمل مینجمنٹ کے ساتھ شروع کرنے کی ضرورت ہے تاکہ پوری گاڑی کے لیے ایک اچھا تھرمل مینجمنٹ سسٹم ڈیزائن کیا جا سکے۔
نئی توانائی کی گاڑیوں کی پیدائش کے بعد سے، متعلقہ صنعتوں کے ماہرین اور اسکالرز نے ان کی بیٹریوں کی گرمی کی کھپت پر کافی تحقیق کی ہے، اور بہت سے نتائج حاصل کیے ہیں۔ بیٹری تھرمل مینجمنٹ کا مین اسٹریم کولنگ کا طریقہ ایئر کولنگ سے لیکویڈ کولنگ، فیز چینج میٹریل کولنگ اور ہیٹ پائپ کولنگ میں بدل گیا ہے۔ مندرجہ ذیل کولنگ ٹیکنالوجیز کا تجزیہ کرتا ہے جیسے ایئر کولنگ، مائع کولنگ، فیز چینج میٹریل کولنگ اور ہیٹ پائپ کولنگ۔
2.1 ایئر کولنگ
ایئر کولنگ گرمی کی کھپت کا ایک طریقہ ہے جو ہوا کو ایک میڈیم کے طور پر استعمال کرتا ہے اور بیٹری کو ہوا کے ساتھ حرارت کا براہ راست تبادلہ کرنے کی اجازت دینے کے لیے ہوا میں ہیٹ کنویکشن کا استعمال کرتا ہے، اس طرح بیٹری کا درجہ حرارت کم ہوتا ہے۔ ایئر کولنگ کو قدرتی کولنگ اور زبردستی کولنگ میں تقسیم کیا جاسکتا ہے اس کے مطابق کہ آیا پنکھا استعمال کیا گیا ہے۔ قدرتی ایئر کولنگ پنکھے کے بغیر استعمال ہوتی ہے۔ زبردستی ایئر کولنگ پنکھے کے ساتھ استعمال کی جاتی ہے۔ مطالعے کی ایک بڑی تعداد سے پتہ چلتا ہے کہ زبردستی ہوا کی ٹھنڈک کا گرمی کی کھپت کا اثر قدرتی ہوا کی ٹھنڈک سے کہیں زیادہ ہے۔
ایئر کولنگ کو مختلف گرمی کی کھپت کے ڈھانچے کے مطابق سیریل کولنگ اور متوازی کولنگ میں بھی تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ سیریل کولنگ کے طریقہ کار میں، ہوا کا بہاؤ ایک طرف سے بہتا ہے اور دوسری طرف سے باہر بہتا ہے۔ یہ طریقہ ایئر انلیٹ فلو چینل سے بہت دور بیٹریوں کی خراب ٹھنڈک، بیٹریوں کی غیر مساوی گرمی کی کھپت، اور بیٹریوں میں درجہ حرارت کے بڑے فرق کا باعث بنے گا۔ متوازی کولنگ طریقہ میں، ہوا کا بہاؤ عام طور پر نیچے سے داخل ہوتا ہے اور اوپر سے باہر بہتا ہے۔ جیسا کہ تصویر سے دیکھا جا سکتا ہے، ٹھنڈک ہوا کا بہاؤ بنیادی طور پر ہر بیٹری کی سطح سے گزر سکتا ہے، اس لیے ہر بیٹری کے درمیان درجہ حرارت کا فرق سیریل کولنگ کے مقابلے میں چھوٹا ہوگا، لیکن یہ گرمی کی غیر مساوی تقسیم کا مسئلہ بھی لاتا ہے۔
2.2 مائع کولنگ
پاور بیٹری مائع کولنگ ٹیکنالوجی تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہے۔ یہ ٹکنالوجی عام طور پر اعلی حرارت کی منتقلی کے قابلیت والے کولنٹ کا استعمال کرتی ہے تاکہ بیٹری کو کولنٹ کے ساتھ حرارت کا تبادلہ کرنے کی اجازت دی جاسکے، اس طرح بیٹری کا درجہ حرارت کم ہوتا ہے۔
ایئر کولڈ اور مائع ٹھنڈے بیٹری پیک کی گرمی کی کھپت کی کارکردگی کا موازنہ اور تجزیہ کیا گیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ بیٹری پیک کا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کم ہے اور مائع کولنگ سسٹم میں درجہ حرارت کی مستقل مزاجی بہتر ہے۔ مائع کولنگ گرمی کی کھپت کا ایک انتہائی موثر طریقہ ہے، اور اس کا حرارت کی منتقلی کا گتانک ہوا کی ٹھنڈک سے زیادہ ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں کے مائع کولنگ سسٹم کو انسولیٹنگ مائع اور بیٹری کے درمیان رابطے کی شکل کے مطابق براہ راست رابطے اور بالواسطہ رابطے میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ ہیٹ ایکسچینج کے لیے بیٹری سیل یا ماڈیول کو مائع میں ڈبونے کی شکل براہ راست رابطہ فارم ہے۔ اس کے علاوہ، بیٹری کے ماڈیولز کے درمیان کولنگ چینل سیٹ کیا جا سکتا ہے، یا بیٹری کے نچلے حصے میں کولنگ پلیٹ استعمال کی جا سکتی ہے۔ پاور بیٹری کی حرارت کولنگ پلیٹ کے ذریعے کولنٹ میں منتقل کی جاتی ہے۔ یہ مائع کولنگ فارم بالواسطہ رابطہ ہے۔ ان دو شکلوں میں مائع کولنگ سسٹم کی ہوا کی تنگی کے لئے اعلی تقاضے ہیں۔ اس کے علاوہ، مکینیکل طاقت کی ضروریات زیادہ ہیں، اور کمپن مزاحمت اور کولنگ سسٹم کی زندگی کی ضروریات کو یقینی بنانے کی ضرورت ہے۔
الیکٹرک گاڑی کا مائع کولنگ سسٹم بنیادی طور پر کولنٹ، کولنگ پلیٹ، الیکٹرانک واٹر پمپ، ٹمپریچر سینسر، ریڈی ایٹر وغیرہ پر مشتمل ہوتا ہے۔ کمپریسر، ریفریجریشن کے پاور سورس کے طور پر، پورے سسٹم کی ہیٹ ایکسچینج کی صلاحیت کا تعین کرتا ہے۔ چلر (کولنگ ڈیوائس) ریفریجرینٹ اور کولنٹ کے تبادلے کا کردار ادا کرتا ہے، اور ہیٹ ایکسچینج کی مقدار براہ راست کولنٹ کے درجہ حرارت کا تعین کرتی ہے۔ پانی کا پمپ پائپ لائن میں کولنٹ کے بہاؤ کی شرح کا تعین کرتا ہے۔ بہاؤ کی شرح جتنی تیز ہوگی، گرمی کے تبادلے کی کارکردگی اتنی ہی بہتر ہوگی، اور اس کے برعکس۔
2.3 فیز چینج میٹریل کولنگ
فیز چینج میٹریل (پی سی ایم) حرارت کی کھپت ٹیکنالوجی اس اصول کا استعمال کرتی ہے کہ جب فیز چینج میٹریل فیز تبدیلی سے گزرتا ہے تو وہ گرمی جذب کرتے ہیں۔ فیز چینج میٹریل بیٹری پیک کے ارد گرد رکھا جاتا ہے اور مخصوص حالات میں فیز تبدیلی کے درجہ حرارت تک پہنچ جاتا ہے۔ فیز چینج میٹریل فیز تبدیلی سے گزرتا ہے اور بیٹری کے کام کرنے پر پیدا ہونے والی حرارت کو جذب کرتا ہے، اس طرح بیٹری ماڈیول کو زیادہ گرم کرنے کے عمل سے مؤثر طریقے سے گریز کرتا ہے۔ چونکہ فیز کی تبدیلی کا عمل ایک مستقل درجہ حرارت کا عمل ہے، اس لیے بیٹری کا درجہ حرارت فیز چینج میٹریل کے فیز چینج درجہ حرارت کے قریب اچھی طرح سے برقرار رکھا جا سکتا ہے، اس طرح بیٹری کے درجہ حرارت کو مسلسل بڑھنے سے روکا جا سکتا ہے۔ تاہم، فیز چینج میٹریل کولنگ کے استعمال کے لیے سگ ماہی کے مسائل پر توجہ دینے کی ضرورت ہے، اور یہ بیٹری پیک کے حجم میں اضافہ کرے گا اور توانائی کی کثافت کو کم کرے گا۔ اس کے علاوہ، گرمی کے تحفظ کے فنکشن کو پارکنگ کے محدود وقت میں ہی برقرار رکھا جا سکتا ہے۔ طویل مدتی بیٹری پہلے سے گرم کرنا اب بھی اندرونی حرارت کے منبع پر منحصر ہے، اور گرمی کے تحفظ کے لیے عام طور پر کم تھرمل چالکتا کی ضرورت ہوتی ہے، جو درجہ حرارت کی غیر مساوی تقسیم کے ساتھ مسائل پیدا کر سکتی ہے۔
2.4 ہیٹ پائپ کولنگ
ہیٹ پائپ کولنگ کا مقصد ہیٹ پائپ کو بخارات کے سیکشن، ہیٹ ٹرانسفر سیکشن اور کنڈینسیشن سیکشن میں تقسیم کرنا ہے۔ اس کا بنیادی گرمی کی کھپت کا اصول یہ ہے کہ بیٹری پیک میں گرمی کو جذب کرنے والے ہیٹ پائپ وانپیکرن سیکشن کے ذریعے گرمی کو دور کریں۔ دباؤ کے فرق کی وجہ سے بخارات کے حصے میں گرمی کو ہیٹ پائپ کے درمیانی حصے کے ذریعے کنڈینسیشن سیکشن میں منتقل کیا جاتا ہے، اس طرح بیٹری پیک کا موثر تھرمل انتظام حاصل ہوتا ہے۔ ہیٹ پائپ کولنگ پر تحقیق کے حوالے سے پاور بیٹریوں کے کولنگ کے تین طریقوں یعنی ہوا، مائع اور ہیٹ پائپ کولنگ کے ٹھنڈک اثرات کا موازنہ کیا گیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ہیٹ پائپ کولنگ کا بیٹری پیک پر بہترین کولنگ اثر ہوتا ہے۔
