नई ऊर्जा वाहन थर्मल प्रबंधन
Ⅰनई ऊर्जा वाहन थर्मल प्रबंधन
वाहन थर्मल प्रबंधन घटक
नई ऊर्जा वाहनों की शीतलन प्रणाली में आम तौर पर तीन भाग होते हैं: बैटरी शीतलन परिसंचरण प्रणाली, मोटर इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित शीतलन परिसंचरण प्रणाली, और एयर कंडीशनिंग गर्म हवा परिसंचरण प्रणाली। PHEV मॉडल में एक अतिरिक्त इंजन कूलिंग सर्कुलेशन सिस्टम भी होता है। बैटरी परिसंचरण प्रणाली मुख्य रूप से बैटरी को गर्म करती है। या कूलिंग, मोटर सर्कुलेशन सिस्टम मुख्य रूप से ड्राइव मोटर और CIDD (ड्राइव मोटर कंट्रोलर) को ठंडा करता है, और एयर कंडीशनिंग और हीटिंग सिस्टम मुख्य रूप से यात्री डिब्बे को गर्म या ठंडा करता है। इसमें शामिल मुख्य कार्यात्मक घटक इलेक्ट्रॉनिक वॉटर पंप, थ्री-वे सोलनॉइड वाल्व, टू-वे सोलनॉइड वाल्व, पीटीसी, हीट एक्सचेंजर, लिक्विड-गैस सेपरेटर, रेडिएटर, एक्सपेंशन केतली, कूलिंग पाइपलाइन और विभिन्न निश्चित ब्रैकेट आदि हैं। [5] इलेक्ट्रॉनिक जल पंप का उपयोग शक्ति स्रोत के रूप में किया जाता है, शीतलक माध्यम है, और सोलनॉइड वाल्व शीतलन माध्यम बनाने के लिए प्रवाह की दिशा को नियंत्रित करता है। यह रेडिएटर और पाइप लाइन के साथ ठंडी बॉडी के माध्यम से बहता है, गर्मी विनिमय के माध्यम से फैलता है और ठंडा होता है। ताकि कार्यात्मक भागों का कार्य तापमान हमेशा एक आदर्श कार्य सीमा के भीतर बना रहे, जिससे इसका प्रदर्शन अधिकतम हो सके। चाहे वह शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन हो या हाइब्रिड, बैटरी थर्मल प्रबंधन चक्र वाहन मॉडल के आधार पर अन्य प्रणालियों से स्वतंत्र है। मुख्य कारण यह है कि बैटरी पैक की सामान्य ऑपरेटिंग तापमान सीमा अन्य प्रणालियों से काफी अलग है। बैटरी पैक का ऑपरेटिंग तापमान आमतौर पर 35 डिग्री से अधिक नहीं होने दिया जाता है, जबकि ड्राइव मोटर अक्सर 55 डिग्री के आसपास काम करता है, इंजन ऑपरेटिंग तापमान रेंज लगभग 95 डिग्री है, इसलिए प्रत्येक सर्किट को स्वतंत्र रूप से काम करना चाहिए।
पारंपरिक ऑटोमोटिव थर्मल प्रबंधन से अंतर
जटिल नियंत्रण और घटक प्रणालियों के बिना, पारंपरिक ऑटोमोबाइल का थर्मल प्रबंधन सरल है। इसका लक्ष्य केवल यह सुनिश्चित करना है कि इंजन का तापमान हमेशा एक आदर्श सीमा के भीतर और यात्री के लिए काम करे
अतिरिक्त बिजली की खपत किए बिना, इंजन संचालन द्वारा उत्पन्न अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करके केबिन द्वारा आवश्यक गर्मी प्रदान की जाती है [1]। नई ऊर्जा वाहनों और पारंपरिक वाहनों के बीच सिस्टम संरचना में एक बड़ा अंतर है। सिस्टम घटक पूरे वाहन पर व्यवस्थित होते हैं। स्थापना आवश्यकताएँ भी बढ़ गई हैं, जिससे केबिन में अधिक जगह की आवश्यकता होती है। विभिन्न प्रकार के नए ऊर्जा वाहनों की अलग-अलग विशेषताएं होती हैं; शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए, शीतलक परिसंचरण के लिए शक्ति स्रोत के रूप में कोई इंजन नहीं होता है, और इंजन से कोई अपशिष्ट ताप नहीं निकलता है। इसे इस्तेमाल किया जा सकता है। हाइब्रिड वाहनों के लिए, अपनी विशेष नियंत्रण रणनीति के कारण, इंजन काम नहीं करने पर शीतलक के परिसंचरण के लिए शक्ति प्रदान नहीं कर सकता है, न ही यह वास्तविक समय में यात्री डिब्बे के लिए आवश्यक ताप स्रोत प्रदान कर सकता है। इसलिए, बाजार की संरचना में, नई ऊर्जा वाहनों की थर्मल प्रबंधन प्रणालियों को शीतलक के संचलन के लिए शक्ति प्रदान करने के लिए एक स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनिक पानी पंप के साथ डिज़ाइन किया गया है। गर्म हवा आमतौर पर विद्युत ताप का उपयोग करती है। एक स्वतंत्र इलेक्ट्रिक हीटिंग पीटीसी को शीतलक को गर्म करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और फिर शीतलक को कार में गर्म पानी की टंकी में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है जो यात्री डिब्बे को गर्मी प्रदान करता है, जो वर्तमान में मुख्यधारा की विधि है; एक ऐसी विधि भी है जो बाष्पीकरणकर्ता बॉक्स से गुजरने वाली हवा को सीधे गर्म करती है और पंखे के माध्यम से गर्मी को कार में प्रवाहित करती है। यह विधि वर्तमान में बेहद लोकप्रिय है क्योंकि इसमें कार में सुरक्षा शामिल है। किफायत से इस्तेमाल करो।
Ⅱबैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणालियों के प्रकार
विभिन्न बैटरी थर्मल प्रबंधन विधियों में विभिन्न भागों की संख्या, संरचना और लेआउट शामिल होते हैं। वाहन विकास लागत, वाहन वजन और लेआउट स्थान आवश्यकताओं के आधार पर विभिन्न प्रकार की थर्मल प्रबंधन प्रणालियों का चयन किया जाता है। इसकी मुख्य प्रौद्योगिकियां पांच प्रकार के मार्ग हैं:
प्रत्यक्ष शीतलन प्रकार
बैटरी डायरेक्ट कूलिंग तकनीक के रूप में संदर्भित, डायरेक्ट कूलिंग सिस्टम में बैटरी के अंदर एक अंतर्निहित प्रशीतन बाष्पीकरणकर्ता होता है, जो पाइपलाइनों के माध्यम से एयर कंडीशनिंग सिस्टम से जुड़ा होता है। जब बैटरी को ठंडा करने की आवश्यकता होती है, तो संपीड़ित रेफ्रिजरेंट को बैटरी के अंदर बाष्पीकरणकर्ता में भेजने के लिए एक कंप्रेसर का उपयोग किया जाता है, और फिर बैटरी को हटा दिया जाता है। आंतरिक गर्मी शीतलन प्रभाव प्राप्त करती है। सिस्टम में कॉम्पैक्ट संरचना, अच्छा शीतलन प्रभाव, भागों की छोटी संख्या (केवल एक इनलेट और एक आउटलेट प्रशीतन पाइपलाइन की आवश्यकता है), और हल्के वजन के फायदे हैं। हालाँकि, इस प्रणाली का नुकसान यह है कि यह शून्य से कम तापमान की स्थिति में ऊर्जा प्रदान नहीं कर सकता है। बैटरी हीटिंग और रेफ्रिजरेशन के दौरान उत्पन्न संघनित पानी के लिए कोई सुरक्षा नहीं है, और रेफ्रिजरेंट की तापमान एकरूपता को नियंत्रित करना मुश्किल है। प्रशीतन प्रणाली का जीवनकाल छोटा और विश्वसनीयता कम होती है। रेफ्रिजरेंट रिसाव और अपर्याप्त प्रशीतन क्षमता जैसी विफलताएँ अक्सर होती हैं। ये फिलहाल का लेटेस्ट मामला है. बैटरी कूलिंग तकनीक की परिपक्वता अपेक्षाकृत कम है और इसे बाजार में BYD और टेस्ला जैसे बड़े पैमाने पर उत्पादित मॉडलों में लागू किया गया है। यह भविष्य में एक प्रमुख प्रौद्योगिकी मार्ग है, जैसा चित्र 1 में दिखाया गया है।
रेडिएटर जल शीतलन प्रकार
रेडिएटर कूलिंग सर्किट एक स्वतंत्र सर्किट है, जिसमें एक रेडिएटर, एक इलेक्ट्रॉनिक वॉटर पंप, एक हीटर आदि शामिल होता है, जिसमें माध्यम के रूप में एंटीफ्ीज़ होता है। एंटीफ्ीज़ रेडिएटर से निकलता है, हीटर से होकर गुजरता है, फिर बैटरी में, और अंत में रेडिएटर में वापस आ जाता है। इस चक्र विधि का उपयोग बैटरी को ठंडा और गर्म करने के लिए किया जाता है। इस प्रणाली की संरचना सरल है, लागत कम है और इसमें पूरे वर्ष कम तापमान वाले वातावरण में ऊर्जा की बचत करने के फायदे हैं। हालाँकि, सिस्टम की ताप अपव्यय दक्षता कम है, और गर्मियों में उच्च तापमान वाले मौसम में पानी का तापमान अधिक होता है, इसलिए यह उच्च तापमान वाले वातावरण की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। उपयोग की शर्तों के लिए, चित्र 2 देखें।
प्रत्यक्ष शीतलन जल शीतलन प्रकार
यह प्रणाली प्रत्यक्ष शीतलन और जल शीतलन को एकीकृत करती है, और बैटरी कूलर चिलर (जिसे हीट एक्सचेंजर भी कहा जाता है) के माध्यम से एयर कंडीशनिंग प्रणाली और जल शीतलन प्रणाली को जोड़ती है। यह प्रणाली पहले दो शीतलन विधियों की कमियों से बचाती है और वर्तमान में सबसे उन्नत शीतलन प्रणाली है। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली बैटरी थर्मल प्रबंधन प्रणालियों में से एक। पहले दो की तुलना में अधिक सिस्टम घटक हैं, सिस्टम अधिक जटिल है, और आवश्यक भागों का लेआउट स्थान अपेक्षाकृत बड़ा है। ऑपरेशन के दौरान कंप्रेसर का भार भारी होता है, जिससे पूरे वाहन के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की खपत होती है और यह किफायती नहीं है। इसके अलावा, जब एयर कंडीशनिंग सिस्टम का कोई हिस्सा विफल हो जाता है, तो बैटरी की शीतलन मांग को अधिकतम सीमा तक पूरा नहीं किया जा सकता है, चित्र 3 देखें।
जल-ठंडा संकर प्रकार
यह प्रणाली प्रत्यक्ष शीतलन जल शीतलन प्रणाली पर आधारित है, और एक रेडिएटर जल शीतलन प्रणाली जोड़ती है। दोनों को समानांतर सर्किट में व्यवस्थित किया गया है। सोलनॉइड वाल्व को नियंत्रित करके, अलग-अलग परिस्थितियों में बैटरी को ठंडा करने के लिए अलग-अलग सर्किट का उपयोग किया जाता है। कम तापमान वाले वातावरण में, केवल रेडिएटर जल शीतलन प्रणाली को काम करने की आवश्यकता होती है। उच्च तापमान वाले वातावरण में होने पर, सीधे शीतलन जल शीतलन प्रणाली पर स्विच करें। कठोर कामकाजी परिस्थितियों में, दो प्रणालियाँ एक ही समय में काम कर सकती हैं, और बैटरी अधिकतम शीतलन क्षमता भी प्राप्त कर सकती है, जो मूल रूप से सभी उपयोग के वातावरण को कवर कर सकती है। ｡यह शीतलन प्रणाली अत्यंत जटिल है, इसकी लागत अधिक है, इसके लिए उच्च वाहन लेआउट स्थान की आवश्यकता होती है, और सिस्टम नियंत्रण रणनीति जटिल है। स्थिरता और विश्वसनीयता एक चुनौती है. इस प्रणाली का उपयोग बाज़ार में अधिकांश हाइब्रिड PHEV मॉडलों में भी किया जाता है और इसकी प्रौद्योगिकी परिपक्व है, चित्र 4 देखें।
वायु शीतलन प्रकार
यह प्रणाली यात्री डिब्बे से ठंडी हवा को सीधे पाइप के माध्यम से बैटरी तक ले जाती है, और ठंडी हवा का उपयोग बैटरी को ठंडा करने के लिए करती है। इस प्रणाली के फायदे सरल संरचना, नियंत्रणीय ठंडी हवा का तापमान और कम सिस्टम लागत हैं। हालाँकि, इसमें प्रत्यक्ष शीतलन प्रणाली के नुकसान भी हैं। , सिस्टम में कोई हीटिंग फ़ंक्शन नहीं है, और बैटरी की सतह पर उत्पन्न संघनित पानी को सुखाना आसान नहीं है, और बैटरी के अंदर जंग और संदूषण का खतरा है। इस प्रकार की थर्मल प्रबंधन विधि की आमतौर पर अनुशंसा नहीं की जाती है, चित्र 5 देखें
