ऑटोमोटिव थर्मल प्रबंधन विश्लेषण -
पीटीसी वॉटर हीटर सिद्धांत और फ़ंक्शन विश्लेषण
का एक फायदापीटीसी वॉटर हीटरहीटिंग प्रणाली यह है कि यह गैसोलीन वाहनों की हीटिंग प्रणाली को विरासत में लेती है, जिससे मौजूदा एचवीएसी असेंबली को संशोधित करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, जिससे इलेक्ट्रिक वाहन बनाने वाले वाहन निर्माताओं के लिए संशोधन लागत में काफी कमी आती है। पीटीसी वॉटर हीटर हीटिंग सिस्टम के मुख्य घटकों में शामिल हैं: पीटीसी वॉटर हीटर, इलेक्ट्रिक वॉटर पंप, डीगैसिंग चैंबर, वॉटर पाइप और हीटर रेडिएटर। सिस्टम में डीगैसिंग चैम्बर के दो कार्य हैं:
(1) सिस्टम दबाव कम करना: हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, शीतलक जल वाष्प पैदा करता है, जिससे सिस्टम दबाव बढ़ जाता है। जब यह दबाव एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाता है, तो डीगैसिंग कक्ष में निकास वाल्व खुल जाता है, जिससे जल वाष्प वायुमंडल में निकल जाता है, जिससे सिस्टम का दबाव कम हो जाता है।
(2) सिस्टम की जल परिसंचरण प्रक्रिया के दौरान, शीतलक का रिसाव हो सकता है, जिसे डीगैसिंग कक्ष में संग्रहीत शीतलक का उपयोग करके फिर से भरा जा सकता है।
I. सिस्टम संरचना विश्लेषण
पीटीसी वॉटर हीटर का हीटिंग तत्व एक पीटीसी थर्मिस्टर है। पीटीसी थर्मिस्टर्स एक सकारात्मक तापमान गुणांक के साथ अर्धचालक सामग्री से बने होते हैं। उन्हें सिरेमिक आधारित पीटीसी थर्मिस्टर्स और पॉलिमर आधारित पीटीसी थर्मिस्टर्स [20] में विभाजित किया जा सकता है। सिरेमिक आधारित पीटीसी थर्मिस्टर्स एक निश्चित चालकता के साथ अर्धचालक सामग्री हैं, जिसमें मुख्य घटक के रूप में BaTiO3 या V3O3 होते हैं और थोड़ी मात्रा में दाता तत्व जोड़े जाते हैं, जिन्हें मिश्रित और सिंटर किया जाता है। पॉलिमर आधारित पीटीसी थर्मिस्टर्स मैट्रिक्स के रूप में कार्बनिक पॉलिमर (जैसे पॉलीइथाइलीन) के संयोजन और कार्बन ब्लैक, ग्रेफाइट या धातु पाउडर और धातु ऑक्साइड जैसे प्रवाहकीय भराव को शामिल करके बनाई गई बहुलक सामग्री हैं। यह प्रणाली सिरेमिक पीटीसी का उपयोग करती है, जिसमें निरंतर तापमान हीटिंग, कोई खुली लौ नहीं, उच्च थर्मल दक्षता और लंबे जीवन के फायदे हैं। तापमान में वृद्धि के साथ पीटीसी थर्मिस्टर्स की प्रतिरोधकता बढ़ जाती है। जब तापमान क्यूरी तापमान से अधिक हो जाता है, तो प्रतिरोधकता अचानक बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ताप शक्ति में कमी आती है, जिससे निरंतर तापमान फ़ंक्शन प्राप्त होता है।
द्वितीय. सिस्टम फ़ंक्शन विश्लेषण
1) सॉफ्ट स्टार्ट टेक्नोलॉजी
स्टार्ट अप की शुरुआत में, हीटर कम शक्ति के साथ काम करता है, और फिर धीरे-धीरे बिजली बढ़ाने के लिए पीडब्लूएम का कर्तव्य चक्र धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है। इसका उद्देश्य सर्किट और बैटरी में करंट के कारण होने वाले नुकसान को प्रभावी ढंग से कम करना है, जिससे नियंत्रक विफलताओं को कम किया जा सके और बैटरी जीवन बढ़ाया जा सके।
2) वाइड ऑपरेटिंग वोल्टेज
इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी का वोल्टेज स्थिर नहीं है; बैटरी ख़त्म होने पर आउटपुट वोल्टेज कम हो जाता है। इस पेपर में डिज़ाइन किए गए वॉटर हीटर का लक्ष्य एक विस्तृत वोल्टेज रेंज (DC400V-DC600V) के भीतर सामान्य रूप से काम करना है, और इसका हीटिंग प्रभाव वोल्टेज परिवर्तनों से अप्रभावित रहता है, जिससे ऑपरेशन के दौरान स्थिर हीटिंग सुनिश्चित होता है।
3) रैखिक शक्ति विनियमन
हीटर में पीटीसी हीटिंग तत्व का स्विचिंग आईजीबीटी (इंडक्टिवली कपल्ड डिवाइस) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। आईजीबीटी ड्राइव सर्किट का आउटपुट लोड वॉटर हीटर से जुड़ा है, और इनपुट पीडब्लूएम सिग्नल से जुड़ा है। वॉटर हीटर की शक्ति को पीडब्लूएम सिग्नल के कर्तव्य चक्र को बदलकर समायोजित किया जाता है। नियंत्रक पानी के तापमान और वाहन के आंतरिक तापमान के तापमान सेंसर से वास्तविक समय की प्रतिक्रिया के आधार पर आंतरिक तापमान को तेजी से और स्थिर रूप से बढ़ाने के लिए हीटर की शक्ति को लगातार समायोजित करता है। यह रैखिक शक्ति विनियमन एक परिवर्तनीय आवृत्ति एयर कंडीशनर के समान है, जो इसे अधिक ऊर्जा कुशल बनाता है।
4) दोष का निदान कर सकते हैं
जब हीटर में खराबी होती है, जैसे क्षतिग्रस्त हीटिंग तत्व, एक गैर-कार्यात्मक विद्युत जल पंप, या CAN संचार मॉड्यूल की विफलता, तो नियंत्रण प्रणाली उपयोगकर्ता को सचेत करने के लिए डिस्प्ले पैनल पर गलती की जानकारी प्रदर्शित कर सकती है और हीटर से उच्च वोल्टेज को डिस्कनेक्ट कर सकती है, जिससे हीटिंग बंद हो जाती है।
5) ताप तत्व समूह सुरक्षा नियंत्रण
जब एक हीटिंग तत्व विफल हो जाता है, तो वह तत्व डिस्कनेक्ट हो जाता है, जबकि अन्य हीटिंग तत्व सामान्य रूप से काम करना जारी रखते हैं, जिससे पूरे हीटर को रुकने और दक्षता में सुधार करने से रोका जाता है।
