الیکٹرک وہیکل تھرمل مینجمنٹ کی تحقیقی پیشرفت
سسٹم انٹیگریشن ٹیکنالوجی
1. تھرمل مینجمنٹ سسٹم کا تعارف
برقی گاڑیوں کا تھرمل مینجمنٹ سسٹم روایتی ایندھن والی گاڑیوں کے تھرمل مینجمنٹ سسٹم سے تیار ہوا ہے، اور سسٹم کی ترتیب بھی آہستہ آہستہ ہر تھرمل مینجمنٹ لوپ کی رشتہ دار آزادی سے انضمام کی سمت تک تیار ہوئی ہے۔ چونکہ استعمال کرنے کے لیے انجن کی فضلہ حرارت نہیں ہے، اس لیے مسافروں کے ٹوکرے کو گرم کرنے کے لیے حرارت کا ذریعہ فراہم کرنے کے لیے اضافی سامان کی ضرورت ہوتی ہے۔ فی الحال، الیکٹرک گاڑیوں کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والے حرارتی طریقوں میں مثبت درجہ حرارت کوفیشینٹ (PTC) الیکٹرک ہیٹر ہیٹنگ اور ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشننگ ہیٹنگ شامل ہیں۔
1.1 سنگل کولنگ ایئر کنڈیشنر + PTC
پی ٹی سی الیکٹرک ہیٹر میں تھرمسٹر کی مزاحمت درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ بڑھے گی، جس کے نتیجے میں حرارتی طاقت میں کمی واقع ہوتی ہے، اس لیے پی ٹی سی تھرمسٹر میں درجہ حرارت کی مستقل خصوصیات ہوتی ہیں۔ PTC حرارتی نظام کی سادہ ساخت اور کم قیمت کی وجہ سے، زیادہ تر ابتدائی الیکٹرک گاڑیاں مسافروں کے ڈبے کی ٹھنڈک اور حرارتی ضروریات کو حاصل کرنے کے لیے سنگل کولنگ ایئر کنڈیشننگ ریفریجریشن اور PTC الیکٹرک ہیٹر ہیٹنگ کا استعمال کرتی تھیں۔ شکل 1 سنگل کولنگ ایئر کنڈیشنر + PTC کا سسٹم ڈایاگرام ہے۔ موسم گرما میں ٹھنڈک کے دوران، ہوا کی نالی میں ترتیب شدہ بخارات کو ٹھنڈک کے مقصد کو حاصل کرنے کے لیے گرمی کو جذب کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ حرارتی نظام کے لیے دو اختیارات ہیں۔ ایک پی ٹی سی کو براہ راست ایئر کنڈیشننگ باکس کے ایئر ڈکٹ میں ترتیب دینا ہے جیسا کہ شکل 1(a) میں دکھایا گیا ہے۔ جب حرارت کی ضرورت ہوتی ہے تو، پی ٹی سی کو توانائی ملتی ہے اور گرم ہوا کی نالی میں ہوا مسافروں کے ڈبے میں منتقل ہوتی ہے۔ دوسرا ہے جیسا کہ شکل 1(b) میں دکھایا گیا ہے، پانی PTC ریفریجرینٹ کو گرم کرتا ہے، اور ریفریجرنٹ ایئر ڈکٹ میں ترتیب دیے گئے گرم ایئر کور میں بہتا ہے، حرارتی طلب کو پورا کرنے کے لیے بالواسطہ طور پر ایئر ڈکٹ میں ہوا کو گرم کرتا ہے۔
1.2 ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنر + PTC
چونکہ پی ٹی سی الیکٹرک ہیٹنگ کا استعمال کرتا ہے اور ہیٹنگ کی کارکردگی 1 سے کم ہے، اس لیے ہیٹنگ کا یہ طریقہ الیکٹرک گاڑیوں کی کروز رینج کو 50% تک کم کر سکتا ہے۔ ہیٹ پمپ کی نظریاتی کارکردگی 1 سے زیادہ ہے، اور PTC ہیٹنگ کے بجائے ہیٹ پمپ کا استعمال ایک ترقی کا رجحان بن گیا ہے۔
ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنگ + برقی مقناطیسی چار طرفہ ریورسنگ والو اور تین ہیٹ ایکسچینجرز کا استعمال کرتے ہوئے PTC سسٹم۔ ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنگ سسٹم والو باڈی کے سوئچ کے ذریعے سسٹم کولنگ، ہیٹنگ، ڈیہومیڈیفیکیشن، ڈیفروسٹ اور دیگر طریقوں کو تبدیل کرنے کا احساس کرتا ہے۔ چار طرفہ ریورسنگ والو گھریلو ایئر کنڈیشنگ کے میدان میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے. الیکٹرک گاڑیوں کے ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنگ سسٹم میں اس کا اطلاق سسٹم کولنگ اور ہیٹنگ کے دوران ریفریجرینٹ کے الٹ جانے کے مسئلے کو اچھی طرح سے حل کرسکتا ہے، جیسا کہ شکل 2(a) میں دکھایا گیا ہے۔ اس نظام کے حل میں کم حصے، سادہ ساخت اور کم قیمت ہے۔ تاہم، چار طرفہ ریورسنگ والو میں نقائص ہیں جیسے کاپر-ایلومینیم ویلڈنگ کا عمل مشکل ہے اور آسانی سے خراب ہو جاتا ہے۔ ہائی اور کم پریشر والے اطراف میں بلو بائی گیس ہے، جو سسٹم کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔ مسافر کار ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشننگ سسٹم زیادہ تر ایک آؤٹ ڈور ہیٹ ایکسچینجر اور دو انڈور ہیٹ ایکسچینجر کے ساتھ تین ہیٹ ایکسچینجر سلوشن استعمال کرتے ہیں، اور موڈ سوئچنگ ایک سے زیادہ سولینائڈ والوز کے ذریعے کی جاتی ہے، جیسا کہ شکل 2(b) میں دکھایا گیا ہے۔
1.3 ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنر + فضلہ حرارت کی بحالی + PTC
ہمارے ملک کا ایک وسیع علاقہ ہے اور اس میں درجہ حرارت کا ایک بڑا علاقہ ہے، لہذا گرمی پمپ ایئر کنڈیشنرز کے درجہ حرارت کی حد کو بڑھانا ضروری ہے۔ موٹروں اور بیٹریوں سے خارج ہونے والی گرمی سردیوں میں گرمی کا ایک قیمتی ذریعہ ہے۔ بہت سے مینوفیکچررز اور سائنسی تحقیقی ادارے ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنرز کے استعمال کے دائرہ کار کو بڑھانے کے لیے اس حرارت کو ایک معاون حرارتی ذریعہ کے طور پر بحال کرنے پر غور کرتے ہیں۔
شکل 3 ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنگ + ویسٹ ہیٹ ریکوری + پی ٹی سی کا استعمال کرتے ہوئے الیکٹرک وہیکل تھرمل مینجمنٹ سسٹم کا خاکہ ہے۔ یہ نظام مسافر کیبن ریفریجریشن، ہیٹنگ، ڈیفروسٹنگ، ڈی فوگنگ، اور ڈیہومیڈیفیکیشن جیسے افعال کو محسوس کرسکتا ہے، اور بیٹری اور ڈرائیو موٹر کو گرم یا ٹھنڈا بھی کرسکتا ہے۔ اس کے علاوہ، بیٹریاں اور ڈرائیو موٹرز سے فضلہ حرارت کی وصولی حاصل کی جا سکتی ہے۔ اس سسٹم کا کام کرنے کا اصول حسب ذیل ہے: مسافروں کے ڈبے کو کولنگ، ہیٹنگ، ڈیہومیڈیفیکیشن، ڈیفروسٹنگ اور ڈی فوگنگ کے افعال ریفریجرینٹ سرکٹ کے سولینائیڈ والو کے سوئچ امتزاج کے ذریعے حاصل کیے جاتے ہیں۔ ایک بیٹری کولر (چلر) بخارات کے ساتھ متوازی طور پر جڑا ہوا ریفریجرینٹ سرکٹ میں شامل کیا جاتا ہے۔ )، جب بیٹری یا ڈرائیو موٹر کو کولنگ کی ضرورت ہوتی ہے، تو ریفریجرنٹ ثانوی سرکٹ میں ثانوی ریفریجرینٹ کو ٹھنڈا کرنے کے لیے چلر سے گزرتا ہے۔ جب بیٹری یا ڈرائیو موٹر کو گرمی کی کھپت کی بڑی ضرورت نہیں ہوتی ہے، تو تھری وے والو کی حالت کو سیکنڈری ریفریجرینٹ کو کنٹرول کرنے کے لیے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ بہاؤ کی سمت، بیٹری یا ڈرائیو موٹر کو ٹھنڈا کرنے کے لیے کم درجہ حرارت والے ریڈی ایٹر کے ذریعے گاڑی کے باہر گرمی کو خارج کیا جاتا ہے۔ جب بیٹری کو ہیٹنگ کی ضرورت ہوتی ہے، پی ٹی سی حرارتی نظام کو توانائی بخشتا ہے اور ریفریجرینٹ سائیڈ پر تھری وے والو کی ایڈجسٹمنٹ کے ذریعے ہیٹنگ فنکشن کو محسوس کرتا ہے۔ جب ماحول جب درجہ حرارت کم ہوتا ہے تو ہیٹ پمپ ایئر کنڈیشنر استعمال نہیں کیا جا سکتا اور بیٹری یا ڈرائیو موٹر کو گرمی کو ختم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، ثانوی ریفریجرینٹ اس گرمی کو جذب کرتا ہے جس کی اسے بیٹری یا ڈرائیو موٹر سائیڈ پر ختم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، تینوں میں سے گزرتی ہے۔ - چلر کے ذریعے والو، اور گرمی کو ریفریجرینٹ سائیڈ میں تبدیل کرتا ہے۔ مسافروں کے ڈبے کو گرم کرنے سے سسٹم کے آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد بڑھ جاتی ہے اور سسٹم کی توانائی کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔