پاور بیٹری ہیٹ ٹرانسفر میڈیم کے تھرمل مینجمنٹ سسٹم کا تجزیہ

نئی توانائی والی گاڑیوں کی اہم ٹیکنالوجیز میں سے ایک پاور بیٹریاں ہیں۔بیٹریوں کا معیار ایک طرف الیکٹرک گاڑیوں کی قیمت کا تعین کرتا ہے اور دوسری طرف برقی گاڑیوں کی ڈرائیونگ رینج۔قبولیت اور تیزی سے اپنانے کا کلیدی عنصر۔

پاور بیٹریوں کے استعمال کی خصوصیات، ضروریات اور اطلاق کے شعبوں کے مطابق، اندرون اور بیرون ملک پاور بیٹریوں کی تحقیق اور ترقی کی اقسام تقریباً ہیں: لیڈ ایسڈ بیٹریاں، نکل کیڈمیم بیٹریاں، نکل میٹل ہائیڈرائیڈ بیٹریاں، لتیم آئن بیٹریاں، ایندھن کے خلیات، وغیرہ، جن میں لتیم آئن بیٹریوں کی نشوونما پر سب سے زیادہ توجہ دی جاتی ہے۔

پاور بیٹری گرمی پیدا کرنے کا رویہ

حرارت کا ذریعہ، حرارت پیدا کرنے کی شرح، بیٹری کی حرارت کی صلاحیت اور پاور بیٹری ماڈیول کے دیگر متعلقہ پیرامیٹرز کا بیٹری کی نوعیت سے گہرا تعلق ہے۔بیٹری کی طرف سے جاری ہونے والی حرارت کا انحصار بیٹری کی کیمیائی، مکینیکل اور برقی نوعیت اور خصوصیات پر ہوتا ہے، خاص طور پر الیکٹرو کیمیکل ردعمل کی نوعیت۔بیٹری کے رد عمل میں پیدا ہونے والی حرارت کی توانائی کا اظہار بیٹری کے رد عمل ہیٹ Qr سے کیا جا سکتا ہے۔الیکٹرو کیمیکل پولرائزیشن کی وجہ سے بیٹری کی اصل وولٹیج اس کی متوازن الیکٹرو موٹیو قوت سے ہٹ جاتی ہے، اور بیٹری پولرائزیشن کی وجہ سے ہونے والے توانائی کے نقصان کو Qp کے ذریعے ظاہر کیا جاتا ہے۔رد عمل کی مساوات کے مطابق بیٹری کے رد عمل کے آگے بڑھنے کے علاوہ، کچھ ضمنی ردعمل بھی ہیں۔عام ضمنی رد عمل میں الیکٹرولائٹ گلنا اور بیٹری خود خارج ہونا شامل ہیں۔اس عمل میں پیدا ہونے والی سائیڈ ری ایکشن حرارت Qs ہے۔اس کے علاوہ، کیونکہ کسی بھی بیٹری میں لامحالہ مزاحمت ہوگی، جب کرنٹ گزر جائے گا تو Joule ہیٹ Qj پیدا ہوگا۔لہذا، بیٹری کی کل حرارت درج ذیل پہلوؤں کی حرارت کا مجموعہ ہے: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj۔

مخصوص چارجنگ (ڈسچارج) کے عمل پر منحصر ہے، بیٹری کو گرمی پیدا کرنے والے اہم عوامل بھی مختلف ہیں۔مثال کے طور پر، جب بیٹری عام طور پر چارج ہوتی ہے، تو Qr غالب عنصر ہوتا ہے۔اور بیٹری چارجنگ کے بعد کے مرحلے میں، الیکٹرولائٹ کے گلنے کی وجہ سے، ضمنی رد عمل ہونا شروع ہو جاتا ہے (سائیڈ ری ایکشن ہیٹ Qs ہے)، جب بیٹری تقریباً پوری طرح سے چارج ہو جاتی ہے اور زیادہ چارج ہوتی ہے، جو بنیادی طور پر ہوتا ہے وہ الیکٹرولائٹ گلنا ہوتا ہے، جہاں Qs کا غلبہ ہوتا ہے۔ .جول ہیٹ کیو جے کرنٹ اور مزاحمت پر منحصر ہے۔عام طور پر استعمال شدہ چارجنگ کا طریقہ مستقل کرنٹ کے تحت کیا جاتا ہے، اور اس وقت Qj ایک مخصوص قدر ہے۔تاہم، آغاز اور سرعت کے دوران، کرنٹ نسبتاً زیادہ ہوتا ہے۔HEV کے لیے، یہ دسیوں ایمپیئرز سے سینکڑوں ایمپیئرز کے کرنٹ کے برابر ہے۔اس وقت، جول ہیٹ کیو جے بہت بڑا ہے اور بیٹری ہیٹ ریلیز کا بنیادی ذریعہ بن جاتا ہے۔

تھرمل مینجمنٹ کنٹرولیبلٹی کے نقطہ نظر سے، تھرمل مینجمنٹ سسٹم کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: فعال اور غیر فعال۔ہیٹ ٹرانسفر میڈیم کے نقطہ نظر سے، تھرمل مینجمنٹ سسٹمز کو ان میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ایئر کولڈ، مائع ٹھنڈا، اور فیز چینج تھرمل اسٹوریج۔

حرارت کی منتقلی کے ذریعہ ہوا کے ساتھ تھرمل مینجمنٹ

حرارت کی منتقلی کا میڈیم تھرمل مینجمنٹ سسٹم کی کارکردگی اور لاگت پر نمایاں اثر ڈالتا ہے۔ہیٹ ٹرانسفر میڈیم کے طور پر ہوا کا استعمال ہوا کو براہ راست متعارف کرانا ہے تاکہ یہ حرارت کی کھپت کے مقصد کو حاصل کرنے کے لیے بیٹری کے ماڈیول سے گزرے۔عام طور پر، پنکھے، انلیٹ اور آؤٹ لیٹ وینٹیلیشن اور دیگر اجزاء کی ضرورت ہوتی ہے۔
ہوا کی مقدار کے مختلف ذرائع کے مطابق، عام طور پر درج ذیل شکلیں ہیں:
1 بیرونی ہوا کی وینٹیلیشن کے ساتھ غیر فعال کولنگ
2. مسافروں کے کمپارٹمنٹ ایئر وینٹیلیشن کے لیے غیر فعال کولنگ/ہیٹنگ
3. باہر یا مسافروں کے ڈبے کی ہوا کو فعال کولنگ/گرم کرنا
غیر فعال نظام کا ڈھانچہ نسبتاً آسان ہے اور موجودہ ماحول کو براہ راست استعمال کرتا ہے۔مثال کے طور پر، اگر سردیوں میں بیٹری کو گرم کرنے کی ضرورت ہو، تو مسافروں کے ڈبے میں گرم ماحول ہوا کو سانس لینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔اگر گاڑی چلانے کے دوران بیٹری کا درجہ حرارت بہت زیادہ ہو اور مسافروں کے ڈبے میں ہوا کا ٹھنڈا اثر اچھا نہ ہو تو ٹھنڈا ہونے کے لیے باہر سے ٹھنڈی ہوا سانس لی جا سکتی ہے۔

فعال نظام کے لیے، حرارتی یا کولنگ کے افعال فراہم کرنے کے لیے ایک علیحدہ نظام قائم کرنے کی ضرورت ہے اور اسے بیٹری کی حیثیت کے مطابق آزادانہ طور پر کنٹرول کیا جانا چاہیے، جس سے گاڑی کی توانائی کی کھپت اور قیمت میں بھی اضافہ ہوتا ہے۔مختلف سسٹمز کا انتخاب بنیادی طور پر بیٹری کے استعمال کی ضروریات پر منحصر ہے۔

حرارت کی منتقلی کے ذریعہ مائع کے ساتھ تھرمل مینجمنٹ

میڈیم کے طور پر مائع کے ساتھ حرارت کی منتقلی کے لیے، یہ ضروری ہے کہ ماڈیول اور مائع میڈیم کے درمیان حرارت کی منتقلی کا رابطہ قائم کیا جائے، جیسے کہ واٹر جیکٹ، کنویکشن اور حرارت کی ترسیل کی صورت میں بالواسطہ ہیٹنگ اور کولنگ کو انجام دینے کے لیے۔گرمی کی منتقلی کا ذریعہ پانی، ایتھیلین گلائکول یا یہاں تک کہ ریفریجرینٹ بھی ہوسکتا ہے۔ڈائی الیکٹرک کے مائع میں قطب کے ٹکڑے کو ڈبونے سے براہ راست حرارت کی منتقلی بھی ہوتی ہے، لیکن شارٹ سرکٹ سے بچنے کے لیے موصلیت کے اقدامات کرنے چاہییں۔

غیر فعال مائع کولنگ عام طور پر مائع محیطی ہوا ہیٹ ایکسچینج کا استعمال کرتی ہے اور پھر ثانوی حرارت کے تبادلے کے لیے بیٹری میں کوکونز متعارف کراتی ہے، جب کہ فعال کولنگ بنیادی کولنگ حاصل کرنے کے لیے انجن کولنٹ- مائع میڈیم ہیٹ ایکسچینجرز، یا الیکٹرک ہیٹنگ/ تھرمل آئل ہیٹنگ کا استعمال کرتی ہے۔ہیٹنگ، مسافروں کی کیبن ایئر/ایئر کنڈیشنگ ریفریجرینٹ-لیکوئڈ میڈیم کے ساتھ بنیادی کولنگ۔
درمیانے درجے کے طور پر ہوا اور مائع کے ساتھ تھرمل مینجمنٹ سسٹم کے لیے پنکھے، واٹر پمپ، ہیٹ ایکسچینجر، ہیٹر (پی ٹی سی ایئر ہیٹر)، پائپ لائنز اور دیگر لوازمات ڈھانچہ کو بہت بڑا اور پیچیدہ بنانے کے لیے، اور بیٹری کی توانائی بھی استعمال کرتے ہیں، سرنی بیٹری کی طاقت کی کثافت اور توانائی کی کثافت کو کم کیا جاتا ہے۔
(پی ٹی سی کولنٹہیٹر) واٹر کولڈ بیٹری کولنگ سسٹم کولنٹ (50% water/50% ethylene glycol) استعمال کرتا ہے تاکہ بیٹری سے گرمی کو بیٹری کولر کے ذریعے ائر کنڈیشننگ ریفریجرینٹ سسٹم میں اور پھر کنڈینسر کے ذریعے ماحول میں منتقل کیا جا سکے۔درآمد شدہ پانی کا درجہ حرارت بیٹری کولر کے ذریعہ گرمی کے تبادلے کے بعد کم درجہ حرارت تک پہنچنا آسان ہے، اور بیٹری کو کام کرنے کے بہترین درجہ حرارت کی حد پر کام کرنے کے لیے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔نظام کا اصول تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ریفریجرینٹ سسٹم کے اہم اجزاء میں شامل ہیں: کنڈینسر، الیکٹرک کمپریسر، بخارات، اسٹاپ والو کے ساتھ ایکسپینشن والو، بیٹری کولر (اسٹاپ والو کے ساتھ ایکسپینشن والو) اور ایئر کنڈیشنگ پائپ وغیرہ۔کولنگ واٹر سرکٹ میں شامل ہیں:بجلی کے پانی کے پمپ، بیٹری (بشمول کولنگ پلیٹس)، بیٹری کولر، پانی کے پائپ، توسیعی ٹینک اور دیگر لوازمات۔