الیکٹریفیکیشن کے رجحان کے تحت آٹوموٹو HVAC کی ترقی
گاڑیوں کی بجلی اور ذہانت کی لہر کے تحت الیکٹرک گاڑیوں نے تیزی سے ترقی کی ہے۔ پچھلے کچھ سالوں میں الیکٹرک گاڑیوں کی فروخت میں تیزی سے اضافہ ہوا ہے، لیکن "رینج کی بے چینی" اور "حفاظتی اضطراب" سے اب بھی بہت سے صارفین پریشان ہیں۔ کروز رینج کا مسئلہ کم درجہ حرارت پر خاص طور پر واضح ہے۔ جب الیکٹرک گاڑی کو کم درجہ حرارت پر چلایا جاتا ہے، تو ہیٹر ایئر کنڈیشننگ کے استعمال اور بیٹری کی کارکردگی میں کمی کی وجہ سے گاڑی کی سیر کرنے کی صلاحیت 40 فیصد سے زیادہ کم ہو سکتی ہے۔ حفاظتی نقطہ نظر سے، کار میں بجلی کے آلات کی بیٹری اور تھرمل مینجمنٹ بھی خاص طور پر اہم ہے۔ ان مسائل کو حل کرنے کے لیے اعلیٰ کارکردگی والے آٹوموٹو تھرمل مینجمنٹ سسٹم کی ضرورت ہوتی ہے۔ سیدھے الفاظ میں، آٹوموٹو تھرمل مینجمنٹ سسٹم میں بنیادی طور پر متعلقہ حصے شامل ہیں جیسے HVAC، بیٹری تھرمل مینجمنٹ، موٹر الیکٹرانک کنٹرول، اور ہائی پاور برقی آلات تھرمل مینجمنٹ۔
ان میں سے، گاڑی HVAC (ہیٹنگ، وینٹیلیشن، اور ایئر کنڈیشننگ، HVAC) سے مراد وہ سسٹم یا متعلقہ سامان ہے جو گاڑی میں حرارتی، وینٹیلیشن، اور ایئر کنڈیشننگ کے لیے ذمہ دار ہے۔ خاص طور پر، HVAC کو بنیادی طور پر متعلقہ اجزاء جیسے ریفریجریشن ڈیوائسز، ہیٹنگ ڈیوائسز، اور ہیومن مشین انٹرفیس (HMI) میں تقسیم کیا گیا ہے۔
اس کے بعد، ہم HVAC میں بالترتیب ریفریجریشن ڈیوائس، ہیٹنگ ڈیوائس اور HMI کو دیکھیں گے، اور الیکٹرک گاڑیوں کے لیے HVAC کے تکنیکی حل اور ترقی کے رجحانات پر توجہ مرکوز کریں گے۔
1. ریفریجریشن ڈیوائس
آٹوموبائل HVAC کا ریفریجریشن ڈیوائس ہمارے عام ایئر کنڈیشنر سے ملتا جلتا ہے، جو درجہ حرارت پر قابو پانے کے لیے ریفریجرینٹ کمپریشن، کنڈینسیشن، توسیع اور بخارات کے اسٹیٹ سائیکل کا استعمال کرتا ہے۔ حرارت کی منتقلی بنیادی طور پر ریفریجرینٹ کی حالت میں تبدیلیوں کے ذریعے ہوتی ہے۔ مندرجہ بالا افعال کے لیے ذمہ دار ریفریجریشن یونٹ کے اہم اجزاء کمپریسر، کنڈینسر، ایکسپینشن والو، ریسیور/ڈرائر اور بخارات ہیں۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے، مائع ریفریجرینٹ مسافروں کے ڈبے سے گرمی جذب کرتا ہے اور بخارات میں گیسی حالت میں بخارات بن جاتا ہے۔ اس کے بعد بخارات کو ایک کمپریسر کے ذریعے بخارات سے باہر نکالا جاتا ہے، جو اس کے دباؤ کو بڑھانے کے لیے بخارات کو دباتا ہے۔ کمپریسر کے ذریعے پیدا ہونے والی ہائی پریشر، ہائی ٹمپریچر بھاپ کو کنڈینسر میں باہر کی ہوا سے ٹھنڈا کیا جاتا ہے اور ہائی پریشر مائع میں گاڑھا کیا جاتا ہے۔ مائع بخارات میں داخل ہونے سے پہلے توسیعی والو میں پھیلتا ہے اور ڈیکمپریس کرتا ہے۔ مندرجہ بالا عمل ایک مسلسل سائیکل تشکیل دیتا ہے. بخارات کا عمل ٹھنڈک کا اثر حاصل کرنے کے لیے ارد گرد کی ہوا سے گرمی جذب کرتا ہے، اور ٹھنڈی ہوا کو پنکھے کے ذریعے مسافروں کے ڈبے میں اڑا دیا جاتا ہے۔
2. حرارتی آلہ
اندرونی دہن انجن والی گاڑیوں کے لیے، گاڑی کو ٹھنڈا کرنے کے بجائے اسے گرم کرنا آسان ہے۔ اندرونی دہن انجن کی تبدیلی کی کارکردگی کم ہے (تقریباً 30%)، اور یہ آپریشن کے دوران زیادہ گرمی پیدا کرتا ہے۔ یہ حرارت کولنٹ کے ذریعے ہیٹر کور میں بہتی ہے، اور پھر سادہ کنٹرول کے ذریعے، قابل کنٹرول گرم ہوا کو پنکھے کے ذریعے کیبن میں اڑایا جا سکتا ہے۔ کیبن کے درجہ حرارت کو مستقل رکھنا۔ یہ عمل بہت سستا اور آسان ہے اور جب تک اندرونی دہن کا انجن کام کر رہا ہو اس کو انجام دیا جا سکتا ہے۔ اسے اضافی ایندھن کی ضرورت نہیں ہے اور ایندھن کی کھپت میں اضافہ نہیں ہوگا۔ لیکن برقی گاڑیوں کے لیے حرارتی نظام نسبتاً پیچیدہ عمل ہے۔ فی الحال، زیادہ مرکزی دھارے میں حرارتی حل پی ٹی سی اور ہیٹ پمپ ہیں۔
پی ٹی سی (مثبت درجہ حرارت کوفیشینٹ، مثبت درجہ حرارت کوفیشینٹ ریزسٹر) مثبت درجہ حرارت کی حساسیت کے ساتھ ایک عام سیمی کنڈکٹر ریزسٹر ہے۔ متحرک ہونے پر، یہ حرارت پیدا کرے گا، جسے ایئر کنڈیشنگ ہیٹنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جب پی ٹی سی کو پہلی بار آن کیا جاتا ہے، تو درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ ہی اس کی مزاحمت آہستہ آہستہ کم ہونے کا رجحان ظاہر کرے گی، یعنی کمرے کے درجہ حرارت پر اس کی حرارت کی قدر کم ہوتی ہے۔ جب درجہ حرارت کیوری درجہ حرارت سے زیادہ ہو جائے گا، تو درجہ حرارت کے ساتھ اس کی مزاحمتی قدر کم ہو جائے گی۔ اضافہ مرحلہ وار اضافہ ہے، اور اصل کارکردگی یہ ہے کہ یہ خود بخود کام کرنا بند کر دیتا ہے۔ ہیٹنگ کے لیے پی ٹی سی عنصر کے طور پر، اس کی خودکار مستقل درجہ حرارت کی خصوصیت پیچیدہ درجہ حرارت کنٹرول سرکٹ کی ضرورت کو ختم کر سکتی ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں میں، PTC براہ راست ہائی وولٹیج بیٹری پیک سے چلتا ہے، اور پھر اس کی حرارتی کیفیت کو ایک سادہ PWM سوئچ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ ایک انتہائی سادہ اور قابل اعتماد ہیٹنگ سسٹم حاصل کیا جا سکے۔
اگرچہ پی ٹی سی میں سادہ ساخت، پائیدار مواد، اور اچھے حرارتی اثر کی خصوصیات ہیں، لیکن ہائی وولٹیج بیٹری پیک سے براہ راست چلنے والی نظام کی ساخت الیکٹرک گاڑیوں کی کروز رینج کو حرارتی کرنے کے عمل کو متاثر کرتی ہے۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ پی ٹی سی کے استعمال سے الیکٹرک گاڑیوں کی بیٹری کی زندگی تقریباً 24 فیصد کم ہو جائے گی۔
ایک اور حل ایک گرمی پمپ ہے. مزاحمتی عنصر کی ایک قسم کے طور پر، PTC کی COP کی حد (coefficient of Performance, Heating Efficiency) 100% ہے، یعنی برقی توانائی کو زیادہ سے زیادہ حرارت کی توانائی کی اتنی ہی مقدار میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، جبکہ ایک ہیٹ پمپ اس طرح ہو سکتا ہے۔ زیادہ سے زیادہ 300٪۔ ہیٹ پمپ کا اصول گھریلو ایئرکنڈیشنر کی طرح ہے۔ ریفریجرینٹ ایک چار طرفہ والو کے ذریعے ایئر کنڈیشنر کے بخارات اور کنڈینسر میں دو طرفہ طور پر بہتا ہے، حرارت کی توانائی کو کم سطح کے حرارتی منبع سے اعلی سطح کے حرارتی منبع میں منتقل کرتا ہے، اس طرح حرارت یا ٹھنڈک کا اثر حاصل ہوتا ہے۔ یہ "حرارت کی منتقلی" PTC موڈ کے مقابلے میں، غیر "گرمی پیدا کرنے والا" عمل برقی توانائی کو نمایاں طور پر بچا سکتا ہے، اس طرح برقی گاڑیوں کی کروز رینج کو مؤثر طریقے سے بڑھاتا ہے اور الیکٹرک گاڑیوں کے لیے HVAC کا ایک اہم اطلاقی رجحان بن جاتا ہے۔
3. HMI
اگر انجن گاڑی کو حرکت دیتا ہے، کار کو زندگی دیتا ہے، اور کار کا ٹرنک ہے، تو HMI کار کو حکمت اور سوچ دیتا ہے، اور کار کی روح ہے۔ لہذا، آٹوموٹو OEM کے ذریعہ HMI سسٹم سلوشنز کی ہمیشہ قدر کی جاتی رہی ہے۔ OEMs کو ڈرائیوروں اور مسافروں کو محفوظ، لچکدار، اور آرام دہ نیویگیشن اور تفریحی تجربات فراہم کرنا چاہیے۔ ایک ہی وقت میں، یہ مصنوعات کی تفریق کی تشکیل میں بھی ایک اہم عنصر ہے۔ حالیہ برسوں میں، آٹوموبائل کی برقی کاری اور بڑے نئے پاور کار مینوفیکچررز کی ڈرائیو کے ساتھ، HMI نے بتدریج مرکزیت، اسکرینائزیشن اور ذہانت کی طرف ترقی کی ہے، جو کہ اسمارٹ فونز کی ترقی کی طرح ہے۔ کئی بار HVAC کے پاس مکمل طور پر آزاد HMI انٹرفیس نہیں ہوتا ہے، لیکن دوسرے افعال کے ساتھ اشتراک کیا جاتا ہے۔