१. विद्युत वाहनाच्या औष्णिक व्यवस्थापनाच्या आवश्यकता (एचव्हीसीएच)
प्रवासी कक्ष ही अशी पर्यावरणीय जागा आहे जिथे वाहन चालू असताना चालक वास्तव्य करतो. चालकासाठी आरामदायक ड्रायव्हिंग वातावरण सुनिश्चित करण्यासाठी, प्रवासी कक्षाच्या औष्णिक व्यवस्थापनाद्वारे वाहनाच्या आतील वातावरणाचे तापमान, आर्द्रता आणि हवेच्या पुरवठ्याचे तापमान नियंत्रित करणे आवश्यक असते. वेगवेगळ्या परिस्थितींमधील प्रवासी कक्षाच्या औष्णिक व्यवस्थापनाच्या आवश्यकता तक्ता १ मध्ये दर्शविल्या आहेत.
इलेक्ट्रिक वाहनांचे कार्यक्षम आणि सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करण्यासाठी पॉवर बॅटरीचे तापमान नियंत्रण ही एक महत्त्वाची पूर्वअट आहे. जेव्हा तापमान खूप जास्त असते, तेव्हा द्रव गळती आणि आपोआप आग लागण्याची शक्यता असते, ज्यामुळे वाहन चालवण्याच्या सुरक्षिततेवर परिणाम होतो; जेव्हा तापमान खूप कमी असते, तेव्हा बॅटरीची चार्ज आणि डिस्चार्ज क्षमता काही प्रमाणात कमी होते. तिच्या उच्च ऊर्जा घनतेमुळे आणि हलक्या वजनामुळे, लिथियम बॅटरी इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी सर्वाधिक वापरल्या जाणाऱ्या पॉवर बॅटरी बनल्या आहेत. साहित्याच्या आधारे अंदाजित केलेल्या लिथियम बॅटरीच्या तापमान नियंत्रणाच्या गरजा आणि वेगवेगळ्या परिस्थितींमधील बॅटरीवरील उष्णतेचा भार तक्ता २ मध्ये दर्शविला आहे. पॉवर बॅटरीच्या ऊर्जा घनतेमध्ये हळूहळू होणारी वाढ, कार्य वातावरणाच्या तापमान श्रेणीचा विस्तार आणि जलद चार्जिंगच्या वेगात होणारी वाढ यांमुळे, केवळ रस्त्यांची वेगवेगळी परिस्थिती आणि चार्जिंग व डिस्चार्जिंगच्या वेगवेगळ्या पद्धतींची पूर्तता करण्यासाठीच नव्हे, तर औष्णिक व्यवस्थापन प्रणालीमध्ये पॉवर बॅटरीच्या तापमान नियंत्रणाचे महत्त्व अधिक ठळक झाले आहे. वाहनाच्या कार्यस्थितीनुसार तापमान नियंत्रणाचा भार बदलतो, तसेच बॅटरी पॅकमधील तापमान क्षेत्राची एकसमानता आणि थर्मल रनअवेचे प्रतिबंध व नियंत्रण या सर्व तापमान नियंत्रण आवश्यकतांची पूर्तता अत्यंत थंड, उच्च उष्णता आणि उच्च आर्द्रता असलेले प्रदेश, आणि उष्ण उन्हाळा व थंड हिवाळा असलेले प्रदेश यांसारख्या विविध पर्यावरणीय परिस्थितींमध्ये करणे आवश्यक आहे.
२. पहिल्या टप्प्यातील पीटीसी हीटिंग
इलेक्ट्रिक वाहनांच्या औद्योगिकीकरणाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात, मुख्य तंत्रज्ञान हे मूलतः बॅटरी, मोटर्स आणि इतर ऊर्जा प्रणालींच्या जागी टप्प्याटप्प्याने सुधारणा करण्यावर आधारित आहे. शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनाचा एअर कंडिशनर आणि इंधन वाहनाचा एअर कंडिशनर दोन्ही बाष्प संपीड़न चक्राद्वारे (vapor compression cycle) शीतकरणाचे कार्य करतात. या दोन्हींमधील फरक असा आहे की, इंधन वाहनाचा एअर कंडिशनर कंप्रेसर बेल्टद्वारे इंजिनकडून अप्रत्यक्षपणे चालवला जातो, तर शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन शीतकरण चक्र चालवण्यासाठी थेट इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह कंप्रेसरचा वापर करते. जेव्हा इंधन वाहनांना हिवाळ्यात गरम केले जाते, तेव्हा इंजिनची वाया जाणारी उष्णता कोणत्याही अतिरिक्त उष्णता स्रोताशिवाय थेट प्रवासी कक्षाला गरम करण्यासाठी वापरली जाते. तथापि, शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनांच्या मोटरची वाया जाणारी उष्णता हिवाळ्यातील उष्णतेची गरज पूर्ण करू शकत नाही. त्यामुळे, हिवाळ्यातील उष्णता ही एक समस्या आहे जी शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनांना सोडवावी लागते. पॉझिटिव्ह टेंपरेचर कोएफिशिएंट हीटर (पॉझिटिव्ह टेंपरेचर कोएफिशिएंट, PTC) हा PTC सिरेमिक हीटिंग एलिमेंट आणि ॲल्युमिनियम ट्यूबने बनलेला असतो.पीटीसी कूलंट हीटर/पीटीसी एअर हीटर), ज्यामध्ये कमी औष्णिक प्रतिरोध आणि उच्च उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता हे फायदे आहेत, आणि ते इंधन वाहनांच्या बॉडी बेसमध्ये वापरले जाते. त्यामुळे, सुरुवातीच्या इलेक्ट्रिक वाहनांनी प्रवासी कक्षाचे औष्णिक व्यवस्थापन साध्य करण्यासाठी वाष्प संपीड़न प्रशीतन चक्र प्रशीतन आणि पीटीसी हीटिंगचा वापर केला.
२.१ दुसऱ्या टप्प्यात उष्णता पंप तंत्रज्ञानाचा वापर
प्रत्यक्ष वापरात, हिवाळ्यात इलेक्ट्रिक वाहनांना उष्णता ऊर्जेची जास्त गरज असते. थर्मोडायनॅमिक दृष्टिकोनातून, PTC हीटिंगचा COP नेहमी 1 पेक्षा कमी असतो, ज्यामुळे PTC हीटिंगचा वीज वापर जास्त होतो आणि ऊर्जा वापराचा दर कमी असतो, ज्यामुळे इलेक्ट्रिक वाहनांच्या मायलेजवर गंभीर मर्यादा येतात. हीट पंप तंत्रज्ञान वातावरणातील कमी-दर्जाच्या उष्णतेचा वापर करण्यासाठी बाष्प संपीड़न चक्राचा वापर करते आणि हीटिंग दरम्यानचा सैद्धांतिक COP 1 पेक्षा जास्त असतो. त्यामुळे, PTC ऐवजी हीट पंप प्रणाली वापरल्याने हीटिंगच्या परिस्थितीत इलेक्ट्रिक वाहनांची क्रूझिंग रेंज वाढू शकते. पॉवर बॅटरीची क्षमता आणि शक्तीमध्ये अधिक सुधारणा होत असल्याने, पॉवर बॅटरीच्या कार्यादरम्यानचा थर्मल लोड देखील हळूहळू वाढत आहे. पारंपरिक एअर कूलिंग रचना पॉवर बॅटरीच्या तापमान नियंत्रणाच्या गरजा पूर्ण करू शकत नाही. त्यामुळे, लिक्विड कूलिंग ही बॅटरी तापमान नियंत्रणाची मुख्य पद्धत बनली आहे. शिवाय, मानवी शरीराला आवश्यक असलेले आरामदायक तापमान हे पॉवर बॅटरी सामान्यपणे काम करत असलेल्या तापमानासारखेच असल्याने, पॅसेंजर कंपार्टमेंट हीट पंप प्रणालीमध्ये हीट एक्सचेंजर समांतर जोडून पॅसेंजर कंपार्टमेंट आणि पॉवर बॅटरीच्या कूलिंगच्या गरजा पूर्ण केल्या जाऊ शकतात. पॉवर बॅटरीची उष्णता हीट एक्सचेंजर आणि दुय्यम कूलिंगद्वारे अप्रत्यक्षपणे काढून टाकली जाते आणि इलेक्ट्रिक वाहनाच्या थर्मल मॅनेजमेंट सिस्टीमच्या एकात्मतेची पातळी सुधारली आहे. जरी एकात्मतेची पातळी सुधारली असली तरी, या टप्प्यावर थर्मल मॅनेजमेंट सिस्टीम केवळ बॅटरी आणि प्रवासी कक्षाच्या कूलिंगला साध्या पद्धतीने एकत्रित करते आणि बॅटरी व मोटरच्या वाया जाणाऱ्या उष्णतेचा प्रभावीपणे उपयोग केला जात नाही.
पोस्ट करण्याची वेळ: ०४-एप्रिल-२०२३
