تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجی کا جائزہ 1
1.1 بیٹری تھرمل مینجمنٹ
بیٹری تھرمل مینجمنٹ الیکٹرک گاڑیوں کے تھرمل مینجمنٹ سسٹم کا ایک اہم جزو ہے۔ اس کا بنیادی مقصد اس بات کو یقینی بنانا ہے کہ بیٹری پیک بیٹری کی کارکردگی، حفاظت اور سروس کی زندگی کو یقینی بنانے کے لیے مختلف آپریٹنگ حالات میں مناسب آپریٹنگ درجہ حرارت کو برقرار رکھے۔ بیٹری تھرمل مینجمنٹ بنیادی طور پر دو پہلوؤں پر مشتمل ہے: گرمی کی کھپت اور ہیٹنگ۔ ذیل میں ان دو افعال کو حاصل کرنے کے لیے مختلف تکنیکی راستوں کی وضاحت کی جائے گی۔
1.1.1 بیٹری کی گرمی کی کھپت
1) ایئر کولنگ۔ ایئر کولنگ نسبتاً آسان اور کم لاگت گرمی کی کھپت کا طریقہ ہے۔ یہ بیٹری سے پیدا ہونے والی حرارت کو قدرتی کنویکشن کے ذریعے یا ہوا کے بہاؤ کو مجبور کرنے کے لیے پنکھا لگا کر ہٹاتا ہے۔ ایئر کولنگ سسٹم بنیادی طور پر ہیٹ ایکسچینج کے لیے بیٹری پیک کی سطح پر ہیٹ سنک پر انحصار کرتا ہے، جو کم بجلی کی کثافت کی ضروریات یا اعتدال پسند محیطی درجہ حرارت والے منظرناموں کے لیے موزوں ہے۔ تاہم، ہوا کی چھوٹی مخصوص حرارت کی صلاحیت کی وجہ سے، ہیٹ ایکسچینج کی کارکردگی نسبتاً محدود ہے، اور ہائی پاور اور ہائی انرجی ڈینسٹی بیٹریوں کے لیے تیز ٹھنڈک کی صلاحیت کمزور ہے۔
2) مائع کولنگ۔ مائع کولنگ محلول کولنٹ (جیسے پانی، ایتھیلین گلائکول محلول، وغیرہ) کو حرارت کی منتقلی کے ذریعہ استعمال کرتا ہے، جو موثر حرارت کی ترسیل کو حاصل کرنے کے لیے گردشی پائپ کے ذریعے بیٹری کے ساتھ براہ راست رابطے میں ہوتا ہے۔ مائع کولنگ سسٹم بیٹری کے درجہ حرارت کو درست طریقے سے کنٹرول کر سکتا ہے، خاص طور پر اعلی کارکردگی والی برقی گاڑیوں کے لیے۔ بیٹری کو زیادہ گرم ہونے سے مؤثر طریقے سے روکتے ہوئے، یہ یقینی بناتا ہے کہ بیٹری کا درجہ حرارت یکساں طور پر تقسیم ہو، اس طرح بیٹری کی زندگی اور مجموعی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔ تاہم، مائع کولنگ کی کچھ حدود ہیں۔ مائع کولنگ سسٹم زیادہ پیچیدہ ہے، مائع کے رساو کا خطرہ ہے، مواد کی سنکنرن مزاحمت کے لیے کچھ تقاضے ہیں، اور دیکھ بھال کی لاگت بڑھ گئی ہے۔
3) فیز چینج میٹریل (پی سی ایم) گرمی کی کھپت۔ فیز چینج مواد ٹھوس مائع مرحلے کی منتقلی کے عمل کے دوران اویکت گرمی کی ایک بڑی مقدار کو جذب کر سکتا ہے، اس طرح گرمی کی کھپت کا اچھا اثر حاصل ہوتا ہے۔ جب بیٹری تھرمل مینجمنٹ پر لاگو ہوتا ہے، تو PCM کو بیٹری کے گرد لپیٹ یا بیٹری ماڈیول میں شامل کیا جا سکتا ہے تاکہ جب بیٹری کا درجہ حرارت بڑھ جائے تو گرمی کو جذب کیا جا سکتا ہے، جو کہ سست گرمی کی رہائی میں کردار ادا کرتا ہے۔ پی سی ایم گرمی کی کھپت کا فائدہ اس کی مستقل درجہ حرارت کی خصوصیات ہے، جو بیٹری کے درجہ حرارت کو اچانک بڑھنے سے روکتی ہے، لیکن اس کے نقصانات بھی نسبتاً واضح ہیں۔ اس کی تھرمل چالکتا نسبتاً ناقص ہے، ردعمل کی رفتار سست ہے، اور مواد کی قیمت زیادہ ہے۔
4) ہیٹ پائپ گرمی کی کھپت۔ حرارتی پائپ موثر تھرمل چالکتا حاصل کرنے کے لیے بیرونی توانائی کے ان پٹ کے بغیر کام کرنے والے سیال کے مرحلے میں تبدیلی کے عمل کو استعمال کرکے حرارت کو منتقل کر سکتے ہیں۔ بیٹری تھرمل مینجمنٹ ایپلی کیشنز میں، گرمی کے پائپ مقامی گرم مقامات سے گرمی کو تیزی سے منتقل کر سکتے ہیں اور پورے بیٹری پیک کے درجہ حرارت کی مستقل مزاجی کو بہتر بنا سکتے ہیں۔ ہیٹ پائپوں میں گرمی کی منتقلی کی اعلی کارکردگی، چھوٹے سائز اور ہلکے وزن کے فوائد ہوتے ہیں، لیکن ان کی ساخت پیچیدہ ہے، مینوفیکچرنگ لاگت نسبتاً زیادہ ہے، اور گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو یقینی بنانے کے لیے مناسب کنڈینسیشن اینڈ ڈیزائن کرنے پر توجہ دی جانی چاہیے۔
5) براہ راست کولنگ گرمی کی کھپت. براہ راست کولنگ سے مراد بنیادی طور پر بیٹری کے آپریٹنگ درجہ حرارت کو مؤثر طریقے سے کنٹرول کرنے کے لیے بیٹری ماڈیول یا بیٹری سیل کے ذریعے براہ راست بہتا ہوا کولنگ میڈیم (عام طور پر مائع) ہوتا ہے۔ یہ ڈیزائن بیٹری کی سطح کو گرمی کو تیزی سے ختم کرنے کی اجازت دیتا ہے، جو خاص طور پر اعلی درجہ حرارت اور زیادہ بجلی کی طلب کے حالات کے لیے موزوں ہے۔ تاہم، براہ راست کولنگ میں سگ ماہی کے لیے بہت زیادہ تقاضے ہوتے ہیں، اور ایک بار کولنٹ کے لیک ہونے سے، یہ حفاظتی خطرات کا سبب بن سکتا ہے۔
1.1.2 بیٹری ہیٹنگ
1) پی ٹی سی ہیٹنگ۔ مثبت درجہ حرارت کوفیشینٹ (PTC) ہیٹر مثبت درجہ حرارت کے گتانک اثر پر مبنی ہے، یعنی درجہ حرارت کے ساتھ مزاحمت میں اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، یہ کم درجہ حرارت کے ماحول میں مستحکم گرمی کی پیداوار فراہم کر سکتا ہے جبکہ خود بخود اپنے درجہ حرارت کو بہت زیادہ ہونے سے محدود کر سکتا ہے۔ پی ٹی سی ہیٹنگ کا استعمال برقی گاڑیوں میں آرام کے لیے کیا جاتا ہے، جیسے کہ سیٹ ہیٹنگ اور کار میں ایئر کنڈیشنگ سسٹم کی معاون ہیٹنگ۔ اپنی خود کو منظم کرنے والی خصوصیات کی وجہ سے، یہ زیادہ گرمی کی وجہ سے پیدا ہونے والی پریشانیوں سے بچنے کے ساتھ ساتھ مستحکم اور موثر حرارتی اثرات فراہم کر سکتا ہے۔ یہ ایک موثر حرارتی ٹیکنالوجی ہے۔ تاہم، PTC ہیٹنگ الیکٹرک ہیٹنگ ہے، جو برقی گاڑیوں کی کل توانائی کی کھپت میں اضافہ کرے گی اور ڈرائیونگ کی حد کو کم کرے گی۔
2) ہیٹ پمپ ہیٹنگ۔ ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنگ سسٹم ریورس کارنوٹ سائیکل کے ذریعے بیرونی ماحول سے کم درجہ حرارت کی حرارت جذب کرتا ہے، اور اسے کمپریس کرنے اور حرارت جاری کرنے کے عمل کے ذریعے بیٹری اور کیبن میں منتقل کرتا ہے۔ روایتی PTC حرارتی طریقہ کے مقابلے میں، ہیٹ پمپ کم درجہ حرارت والے ماحول میں زیادہ توانائی کی بچت کرتا ہے، جو گاڑی کی کارکردگی کو برقرار رکھنے میں مدد کرتا ہے۔ تاہم، ہیٹ پمپ سسٹم کا ڈیزائن اور آپریشن زیادہ پیچیدہ ہے، خاص طور پر انتہائی کم درجہ حرارت کے حالات میں، جہاں ان کی کارکردگی میں کمی آئے گی۔ اس وجہ سے، کچھ مطالعات نے کم محیطی درجہ حرارت میں ہیٹ پمپ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے جدید ٹیکنالوجیز تجویز کی ہیں جیسے ایئر انجیکشن اینتھالپی میں اضافہ اور ڈبل سورس ہیٹ پمپ۔
