بیٹری تھرمل مینجمنٹ سسٹم (بی ٹی ایم ایس) کا مختصر تعارف

توانائی کی نئی گاڑیوں کے لیے پاور بیٹریوں کی اہمیت خود واضح ہے۔ گاڑیوں کے حقیقی استعمال میں، بیٹری کو پیچیدہ اور مختلف آپریٹنگ حالات کا سامنا کرنا پڑے گا۔ ڈرائیونگ رینج کو بہتر بنانے کے لیے گاڑیوں کو ایک مخصوص جگہ میں زیادہ سے زیادہ بیٹری سیلز کا بندوبست کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے گاڑی پر بیٹری پیک کی جگہ بہت محدود ہے۔ بیٹریاں گاڑی کے آپریشن کے دوران بڑی مقدار میں حرارت پیدا کرتی ہیں اور نسبتاً چھوٹی جگہوں پر وقت کے ساتھ جمع ہوتی ہیں۔ بیٹری پیک کے اندر بیٹری سیلز کے گھنے اسٹیکنگ کی وجہ سے، یہ درمیانی حصے میں گرمی کو ختم کرنا بھی نسبتاً مشکل بناتا ہے، جس سے خلیات کے درمیان درجہ حرارت کی عدم مطابقت بڑھ جاتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، یہ بیٹری کی چارجنگ اور ڈسچارجنگ کی کارکردگی کو کم کرے گا اور اس کی طاقت کو متاثر کرے گا۔ سنگین صورتوں میں، یہ تھرمل بھاگنے کا باعث بھی بن سکتا ہے، جو نظام کی حفاظت اور عمر کو متاثر کرتا ہے۔
پاور بیٹریوں کا درجہ حرارت ان کی کارکردگی، عمر اور حفاظت پر نمایاں اثر ڈالتا ہے۔ کم درجہ حرارت پر، لیتھیم آئن بیٹریاں اندرونی مزاحمت میں اضافہ اور صلاحیت میں کمی کا تجربہ کر سکتی ہیں۔ انتہائی صورتوں میں، یہ الیکٹرولائٹ کے جمنے اور بیٹری کے خارج ہونے میں ناکامی کا باعث بن سکتا ہے۔ بیٹری سسٹم کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی بہت زیادہ متاثر ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں پاور آؤٹ پٹ کی کارکردگی میں کمی اور برقی گاڑیوں کی ڈرائیونگ رینج میں کمی واقع ہوتی ہے۔ کم درجہ حرارت کے حالات میں توانائی کی نئی گاڑیوں کو چارج کرتے وقت، BMS عام طور پر بیٹری کو چارج کرنے سے پہلے مناسب درجہ حرارت پر گرم کرتا ہے۔ اگر مناسب طریقے سے سنبھالا نہیں جاتا ہے، تو یہ فوری طور پر وولٹیج کو زیادہ چارج کرنے کا سبب بن سکتا ہے، جس کے نتیجے میں اندرونی شارٹ سرکٹ ہوتے ہیں، جو سگریٹ نوشی، آگ اور یہاں تک کہ دھماکے کا باعث بن سکتے ہیں۔ الیکٹرک گاڑیوں کے بیٹری سسٹمز میں کم درجہ حرارت کی چارجنگ کے حفاظتی مسائل نے سرد علاقوں میں برقی گاڑیوں کے فروغ کو بہت حد تک محدود کر دیا ہے۔
بیٹری تھرمل مینجمنٹبی ایم ایس کے اہم کاموں میں سے ایک ہے، بنیادی طور پر اس بات کو یقینی بنانا کہ بیٹری پیک ہمیشہ مناسب درجہ حرارت کی حد میں کام کر سکے، اس طرح بیٹری پیک کی بہترین کام کرنے کی حالت کو برقرار رکھا جائے۔ دیبیٹریوں کا تھرمل انتظامبنیادی طور پر کولنگ، ہیٹنگ اور درجہ حرارت میں توازن جیسے افعال شامل ہیں۔ کولنگ اور حرارتی افعال بنیادی طور پر بیٹری پر بیرونی ماحولیاتی درجہ حرارت کے ممکنہ اثرات کے مطابق ایڈجسٹ کیے جاتے ہیں۔ درجہ حرارت کے توازن کا استعمال بیٹری پیک کے اندر درجہ حرارت کے فرق کو کم کرنے اور بیٹری کے کسی خاص حصے کے زیادہ گرم ہونے کی وجہ سے تیزی سے زوال کو روکنے کے لیے کیا جاتا ہے۔
عام طور پر، پاور بیٹریوں کے کولنگ طریقوں کو بنیادی طور پر تین اقسام میں تقسیم کیا جاتا ہے: ایئر کولنگ، مائع کولنگ، اور براہ راست کولنگ۔ ایئر کولنگ موڈ گرمی کے تبادلے اور ٹھنڈک کے لیے بیٹری کی سطح سے گزرنے کے لیے مسافروں کے ڈبے سے قدرتی ہوا یا ٹھنڈی ہوا کا استعمال کرتا ہے۔ مائع کولنگ عام طور پر بجلی کی بیٹریوں کو گرم یا ٹھنڈا کرنے کے لیے آزاد کولنٹ پائپ لائنوں کا استعمال کرتی ہے۔ فی الحال، یہ طریقہ ٹھنڈک کے لیے مرکزی دھارے میں سے ایک ہے، جیسا کہ ٹیسلا اور وولٹ استعمال کرتے ہیں۔ براہ راست کولنگ سسٹم پاور بیٹری کی کولنگ پائپ لائن کو ختم کرتا ہے اور پاور بیٹری کو ٹھنڈا کرنے کے لیے براہ راست ریفریجرینٹ کا استعمال کرتا ہے۔
1. ایئر کولنگ سسٹم:
ابتدائی پاور بیٹریاں، ان کی چھوٹی صلاحیت اور توانائی کی کثافت کی وجہ سے، اکثر ہوا کی ٹھنڈک سے ٹھنڈی ہوتی تھیں۔ ایئر کولنگ کو دو قسموں میں تقسیم کیا گیا ہے: قدرتی ایئر کولنگ اور جبری ایئر کولنگ (پنکھے کا استعمال کرتے ہوئے)، جو بیٹری کو ٹھنڈا کرنے کے لیے ٹیکسی سے قدرتی ہوا یا ٹھنڈی ہوا کا استعمال کرتے ہیں۔
ایئر کولڈ سسٹم کے مخصوص نمائندوں میں نسان لیف، کیا سول ای وی، وغیرہ شامل ہیں۔ اس وقت، 48V مائیکرو ہائبرڈ گاڑیوں کی 48V بیٹریاں عام طور پر مسافروں کے ڈبے میں رکھی جاتی ہیں اور ایئر کولنگ کے ذریعے ٹھنڈی ہوتی ہیں۔ ایک مخصوص پاور بیٹری کا ایئر کولنگ پاتھ ڈایاگرام تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے۔ ایئر کولڈ سسٹم کی ساخت نسبتاً آسان ہے، ٹیکنالوجی نسبتاً پختہ ہے، اور لاگت نسبتاً کم ہے۔ تاہم، ہوا کے ذریعے لے جانے والی محدود حرارت کی وجہ سے، اس کی حرارت کی منتقلی کی کارکردگی کم ہے، اور بیٹری کے اندرونی درجہ حرارت کی یکسانیت ناقص ہے، جس سے بیٹری کے درجہ حرارت کا درست کنٹرول حاصل کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ لہٰذا، ایئر کولڈ سسٹم عام طور پر چھوٹی ڈرائیونگ رینج اور گاڑی کے ہلکے وزن والے حالات کے لیے موزوں ہوتے ہیں۔
2. مائع کولنگ سسٹم
مائع کولنگ موڈ سے مراد بیٹری ہے جو گرمی کے تبادلے کے لیے کولنگ مائع کا استعمال کرتی ہے، اور اس کا اسکیمیٹک خاکہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ کولنٹ کو دو اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: بیٹری سیلز (سلیکون آئل، کیسٹر آئل، وغیرہ) سے براہ راست رابطہ اور پانی کے چینلز (پانی اور ایتھیلین گلائکول، وغیرہ) کے ذریعے بیٹری سیلز سے رابطہ؛ فی الحال، پانی اور ethylene glycol کے مخلوط محلول عام طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ مائع کولنگ سسٹم عام طور پر ریفریجریشن سائیکل کے ساتھ مل کر ایک چلر کا اضافہ کرتے ہیں، جو ریفریجرینٹ کے ذریعے بیٹری سے گرمی کو دور کرتا ہے۔ اس کے بنیادی اجزاء کمپریسر، چلر اور ہیں۔پانی کا پمپ. کمپریسر، ریفریجریشن کے لیے طاقت کے منبع کے طور پر، پورے نظام کی حرارت کی منتقلی کی صلاحیت کا تعین کرتا ہے۔ چلر ریفریجرینٹ اور کولنٹ کے تبادلے میں ایک 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، اور بہاؤ کی شرح جتنی تیز ہوگی، گرمی کی منتقلی کی کارکردگی اتنی ہی بہتر ہوگی، اور اس کے برعکس۔

3. براہ راست کولنگ سسٹم:

براہ راست کولنگ سسٹم پاور بیٹری کو براہ راست ٹھنڈا کرنے کے لیے ایئر کنڈیشنگ سسٹم کے ریفریجرینٹ کا استعمال کرتا ہے، جیسا کہ شکل 11 میں دکھایا گیا ہے۔ ایئر کنڈیشنگ سسٹم کا بخارات براہ راست بیٹری سسٹم میں نصب ہوتا ہے، اور ریفریجرنٹ بیٹری سسٹم سے پیدا ہونے والی گرمی کو براہ راست ہٹانے کے لیے بخارات میں بخارات بن کر بخارات بن جاتا ہے، اس طرح ٹھنڈک کا عمل تیز تر ہوتا ہے۔ اس وقت، نسبتاً کم ایسے ماڈل ہیں جو براہ راست کولنگ استعمال کرتے ہیں، جس میں سب سے زیادہ عام BMW i3 ہے۔ مائعات کے درمیان انٹرمیڈیٹ ہیٹ ایکسچینج کی عدم موجودگی کی وجہ سے، ریفریجریشن سسٹم کا کمپیکٹ ڈھانچہ، اعلی کولنگ کی کارکردگی (مائع کولنگ سے 3-4 گنا زیادہ) اور نسبتاً کم لاگت ہے۔ لیکن مسئلہ یہ ہے کہ پائپ لائن میں ریفریجرنٹ کے گیس مائع کی تبدیلی کی وجہ سے، پورے نظام کا کنٹرول نسبتاً پیچیدہ ہے اور درجہ حرارت کی یکسانیت ناقص ہے۔ اور اس میں ہائی پریشر ریزسٹنس اور سسٹم کو سیل کرنے کے لیے بہت زیادہ تقاضے ہیں، جو پوری گاڑی میں اس کے اطلاق کے لیے ایک اہم خطرہ ہے۔