इलेक्ट्रिक वाहनों के पावरट्रेन में थर्मल प्रबंधन का एक अवलोकन

ऑटोमोबाइल पावर सिस्टम के थर्मल मैनेजमेंट को पारंपरिक ईंधन वाहन पावर सिस्टम और नई ऊर्जा वाहन पावर सिस्टम के थर्मल मैनेजमेंट में विभाजित किया गया है। पारंपरिक ईंधन वाहन पावर सिस्टम का थर्मल मैनेजमेंट अब काफी विकसित हो चुका है। पारंपरिक ईंधन वाहन इंजन द्वारा संचालित होते हैं, इसलिए इंजन का थर्मल मैनेजमेंट पारंपरिक ऑटोमोबाइल थर्मल मैनेजमेंट का मुख्य केंद्र है। इंजन के थर्मल मैनेजमेंट में मुख्य रूप से इंजन का कूलिंग सिस्टम शामिल होता है। उच्च-लोड संचालन के दौरान इंजन को ओवरहीटिंग से बचाने के लिए, कार सिस्टम में 30% से अधिक ऊष्मा को इंजन कूलिंग सर्किट द्वारा बाहर निकालना आवश्यक है। इंजन के कूलेंट का उपयोग केबिन को गर्म करने के लिए किया जाता है।

पारंपरिक ईंधन से चलने वाले वाहनों का पावर प्लांट इंजन और ट्रांसमिशन से मिलकर बना होता है, जबकि नए ऊर्जा वाहनों का पावर प्लांट बैटरी, मोटर और इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल से मिलकर बना होता है। इन दोनों के थर्मल मैनेजमेंट तरीकों में काफी बदलाव आए हैं। नए ऊर्जा वाहनों की बैटरी का सामान्य कार्य तापमान 25 से 40 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है। इसलिए, बैटरी के थर्मल मैनेजमेंट के लिए इसे गर्म रखना और साथ ही साथ गर्मी को बाहर निकालना दोनों आवश्यक हैं। इसके साथ ही, मोटर का तापमान भी बहुत अधिक नहीं होना चाहिए। यदि मोटर का तापमान बहुत अधिक हो जाता है, तो इससे मोटर की सर्विस लाइफ प्रभावित होती है। इसलिए, उपयोग के दौरान मोटर के लिए भी आवश्यक ऊष्मा निष्कासन उपाय किए जाने चाहिए। नीचे बैटरी के थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम और मोटर के इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल और अन्य घटकों के थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम का परिचय दिया गया है।

पावर बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणाली

पावर बैटरी की थर्मल मैनेजमेंट प्रणाली को मुख्य रूप से विभिन्न शीतलन माध्यमों के आधार पर वायु शीतलन, तरल शीतलन, चरण परिवर्तन सामग्री शीतलन और ऊष्मा पाइप शीतलन में विभाजित किया गया है। विभिन्न शीतलन विधियों के सिद्धांत और प्रणाली संरचनाएं काफी भिन्न हैं।

1) पावर बैटरी एयर कूलिंग: बैटरी पैक और बाहरी हवा के बीच वायु प्रवाह के माध्यम से संवहन ऊष्मा विनिमय होता है। एयर कूलिंग को आमतौर पर प्राकृतिक कूलिंग और जबरन कूलिंग में विभाजित किया जाता है। प्राकृतिक कूलिंग वह है जब कार के चलने पर बाहरी हवा बैटरी पैक को ठंडा करती है। जबरन एयर कूलिंग में बैटरी पैक पर जबरन कूलिंग के लिए पंखा लगाया जाता है। एयर कूलिंग के फायदे कम लागत और आसान व्यावसायिक अनुप्रयोग हैं। इसके नुकसान कम ऊष्मा अपव्यय दक्षता, अधिक स्थान घेरना और गंभीर शोर की समस्या हैं।पीटीसी एयर हीटर)

2) पावर बैटरी लिक्विड कूलिंग: बैटरी पैक की ऊष्मा को तरल के प्रवाह द्वारा दूर किया जाता है। चूंकि तरल की विशिष्ट ऊष्मा धारिता हवा की तुलना में अधिक होती है, इसलिए लिक्विड कूलिंग का शीतलन प्रभाव एयर कूलिंग से बेहतर होता है, और शीतलन की गति भी एयर कूलिंग से तेज होती है, और ऊष्मा के अपव्यय के बाद बैटरी पैक का तापमान वितरण अपेक्षाकृत एकसमान होता है। इसलिए, लिक्विड कूलिंग का व्यावसायिक रूप से भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।पीटीसी कूलेंट हीटर)

3) चरण परिवर्तन पदार्थों का शीतलन: चरण परिवर्तन पदार्थों (PCM) में पैराफिन, हाइड्रेटेड लवण, वसा अम्ल आदि शामिल हैं, जो चरण परिवर्तन होने पर बड़ी मात्रा में गुप्त ऊष्मा को अवशोषित या मुक्त कर सकते हैं, जबकि उनका अपना तापमान अपरिवर्तित रहता है। इसलिए, PCM में अतिरिक्त ऊर्जा खपत के बिना उच्च तापीय ऊर्जा भंडारण क्षमता होती है और मोबाइल फोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों की बैटरी को ठंडा करने में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, ऑटोमोटिव पावर बैटरियों में इसका अनुप्रयोग अभी भी अनुसंधान के चरण में है। चरण परिवर्तन पदार्थों में कम तापीय चालकता की समस्या होती है, जिसके कारण बैटरी के संपर्क में आने वाली PCM की सतह पिघल जाती है, जबकि अन्य भाग नहीं पिघलते। इससे सिस्टम की ऊष्मा स्थानांतरण क्षमता कम हो जाती है और यह बड़े आकार की पावर बैटरियों के लिए उपयुक्त नहीं है। यदि इन समस्याओं का समाधान हो जाता है, तो PCM शीतलन नई ऊर्जा वाहनों के तापीय प्रबंधन के लिए सबसे संभावित विकास समाधान बन जाएगा।

4) हीट पाइप कूलिंग: हीट पाइप एक ऐसा उपकरण है जो चरण परिवर्तन ऊष्मा स्थानांतरण पर आधारित है। हीट पाइप एक सीलबंद कंटेनर या सीलबंद पाइप होता है जो संतृप्त कार्यशील माध्यम/तरल पदार्थ (पानी, एथिलीन ग्लाइकॉल, या एसीटोन, आदि) से भरा होता है। हीट पाइप का एक सिरा वाष्पीकरण सिरा होता है और दूसरा सिरा संघनन सिरा होता है। यह न केवल बैटरी पैक की ऊष्मा को अवशोषित करता है बल्कि उसे गर्म भी करता है। वर्तमान में यह सबसे आदर्श पावर बैटरी थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम है। हालांकि, इस पर अभी भी शोध जारी है।

5) रेफ्रिजरेंट डायरेक्ट कूलिंग: डायरेक्ट कूलिंग एक ऐसी विधि है जिसमें R134a रेफ्रिजरेंट और अन्य रेफ्रिजरेंट के वाष्पीकरण और ऊष्मा अवशोषण के सिद्धांत का उपयोग किया जाता है, और एयर कंडीशनिंग सिस्टम के इवेपोरेटर को बैटरी बॉक्स में स्थापित करके बैटरी बॉक्स को तेजी से ठंडा किया जाता है। डायरेक्ट कूलिंग सिस्टम की शीतलन दक्षता उच्च होती है और इसकी शीतलन क्षमता भी अधिक होती है।