इलेक्ट्रिक वाहन पावर सिस्टम में पावर इंडक्टर्स की गर्मी का विश्लेषण और समाधान

परिचय

इलेक्ट्रिक वाहनों (EV) में, पावर इंडक्टर्स बोर्ड पर उपस्थित विभिन्न प्रणालियों के मांगों को पूरा करने के लिए विद्युत ऊर्जा को दक्षतापूर्वक परिवर्तित करने के लिए महत्वपूर्ण है। उनकी प्रदर्शन वाहन की समग्र दक्षता, पावर डिलीवरी और सुरक्षा पर सीधा प्रभाव डालती है। जैसे-जैसे EV प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती है और बाजार की मांग बढ़ती है, बोर्ड पर उपस्थित पावर इंडक्टर्स के प्रदर्शन को अधिकतम करना अब आवश्यक हो गया है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, पावर इंडक्टर ऊर्जा परिवर्तन के दौरान गर्मी उत्पन्न करते हैं, जो, यदि सही ढंग से प्रबंधित नहीं किया जाता, कुशलता कम कर सकता है, कार्यात्मक जीवन कम कर सकता है, आदि। इसलिए, इंडक्टर के थर्मल एजिंग को दूर करना बड़े पैमाने पर उद्योग का महत्वपूर्ण केंद्रीय बिंदु बन चुका है।

भाग 1: पावर इंडक्टर थर्मल एजिंग के कारण

1. करंट ओवरलोड

करंट ओवरलोड पावर इंडक्टर्स में गर्मी का मुख्य कारण है। जब करंट नामित क्षमता से अधिक हो जाता है, तो प्रतिरोध विद्युत ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित करता है, विशेष रूप से त्वरण या चढ़ाई जैसी उच्च-मांग की स्थितियों के दौरान। इसके अलावा, करंट ओवरलोड मैग्नेटिक गुणों को क्षतिग्रस्त करता है, जिससे स्थायी क्षति, अधिक खर्च बढ़ जाता है और विफलता दर बढ़ जाती है।

2. सामग्री की विशेषताएँ

इंडक्टर के सामग्री विशेषताएँ गर्मी पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती हैं। कोर सामग्रियों की चुंबकीय भेद्यता और वाइन्डिंग सामग्रियों की प्रतिरोधिता मुख्य कारक हैं। कम आवृत्ति अनुप्रयोगों (50Hz/60Hz) में, उच्च-भेद्यता सामग्रियाँ तांबे के नुकसान को कम करने में मदद कर सकती हैं। हालांकि, उच्च आवृत्तियों (100 kHz से 500 kHz या अधिक) पर, यदि उच्च-भेद्यता सामग्रियों का उपयोग किया जाए तो कोर के नुकसान तांबे के नुकसान से अधिक हो सकते हैं।
इसलिए, सामग्री का चयन विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए। कम आवृत्ति अनुप्रयोगों में, ध्यान कोर की DC बायस क्षमता पर केंद्रित होता है, जबकि उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में, कोर के नुकसान को तांबे के नुकसान के साथ संतुलित करना महत्वपूर्ण है। सही सामग्रियों का चयन करना और उनकी कार्यक्षमता का अनुकूलित करना पावर इंडक्टर में गर्मी को नियंत्रित करने के लिए अत्यधिक महत्वपूर्ण है।

3. डिजाइन कारक

इंडक्टर का डिजाइन, उसकी संरचना और आयामों पर, तापीय मुद्दों पर सीधा प्रभाव पड़ता है। फाक्टर्स जैसे वाइंडिंग लेआउट, कोर की आकृति और आकार चुंबकीय क्षेत्र वितरण और विद्युत पथों पर प्रभाव डालते हैं। उदाहरण के लिए, संपीड़ित वाइंडिंग डिजाइन ऊष्मा निकासी को रोक सकता है, जबकि अनुपयुक्त कोर का आकार चुंबकीय सैटुरेशन और बढ़ी हुई ऊष्मा उत्पादन का कारण बन सकता है। इसलिए, ऊष्मा को कम करने के लिए सोचा-समझा डिजाइन अहम है, जबकि प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करते हुए।

4. पर्यावरणीय प्रतिबंध

पर्यावरणीय प्रतिबंध भी इंडक्टर के तापीय मुद्दों पर प्रभाव डालते हैं। उच्च तापमान शीतलन की कुशलता को कम कर सकता है और गर्मी को बढ़ा सकता है, जबकि उच्च आर्द्रता सामग्री के गुणों को बदल सकती है। खराब हवा प्रवाह ऊष्मा छोड़ने को प्रतिबंधित कर सकता है, जिससे कार्यात्मक तापमान बढ़ जाता है। इस प्रकार, पर्यावरणीय कारक गर्मी को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है।

खंड 2: गर्मी का ऑटोमोबाइल प्रणालियों पर प्रभाव

1. कम कुशलता

इलेक्ट्रिक वाहनों के DC-DC कनवर्टर में पावर इंडक्टर में थर्मल एजिंग की वजह से दक्षता में कमी आती है। गर्मी के कारण बढ़ी हुई प्रतिरोधता के कारण ऊर्जा उपयोगी शक्ति में परिवर्तित नहीं होकर गर्मी के रूप में खराब हो जाती है। यह खराबी न केवल परिवर्तन दक्षता को कम करती है, बल्कि बैटरी पर अतिरिक्त बोझ डालती है, जिससे इसकी उम्र और रेंज कम हो जाती है।

2. घटी हुई जीवनकाल

उच्च तापमान से लंबे समय तक प्रतिक्षेपित होने से इंडक्टर में एजिंग तेजी से होना शुरू हो जाता है, जिससे इन्सुलेशन की खराबी और चुंबकीय गुणों की खो जाने जैसी विफलताओं का कारण बनता है। प्रारंभिक विफलताएं रखरखाव और बदलाव की लागत को बढ़ाती हैं और विद्युत प्रणाली को अस्थिर बना सकती हैं, जिससे सुरक्षा समस्याओं की संभावना हो सकती है।

3. सुरक्षा खतरे

गर्मी से इंडक्टर अतिगर्मित होने पर महत्वपूर्ण सुरक्षा खतरे हो सकते हैं, जिसमें आग या विस्फोट की संभावना शामिल है, खासकर जब वे बैटरी जैसे उच्च ऊर्जा घटकों के पास स्थित होते हैं। यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि इंडक्टर सुरक्षित तापमान सीमा के भीतर संचालित होते हैं ताकि गंभीर दुर्घटनाओं से बचा जा सके।

भाग 3: समाधान

1. सामग्री की सुधार

उपयुक्त सामग्रियों का चयन इंडक्टर गर्मी को प्रबंधित करने के लिए मूलभूत है। उच्च अشبिक्षण फ़्लक्स घनत्व, कम नुकसान और उच्च विश्वसनीयता वाली कोर सामग्रियाँ आवश्यक हैं। उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में, लोहा-सिलिकॉन-एल्यूमिनियम और फेराइट सामग्रियाँ नुकसान को कम करने में प्रभावी हैं। तार सामग्रियों का बेहतरीन उपयोग, जैसे लिट्ज़ तार या फ्लैट तार का उपयोग, प्रतिरोध और गर्मी को कम करने में मदद कर सकता है।

2. संरचना का अधिकतमीकरण

इंडक्टर संरचना का अधिकतमीकरण थर्मल प्रदर्शन को बढ़ाता है। खुले डिज़ाइन का उपयोग करना या हीट सिंक जोड़ना थर्मल विनिमय को बढ़ावा दे सकता है। परतों के बीच थर्मल कप्लिंग को कम करने वाली नवाचारपूर्ण वाइंडिंग तकनीकें स्थानिक तापमान को कम करने में मदद कर सकती हैं।

3. ठंडकारी प्रौद्योगिकियाँ

फ़ैन-सहायता या तरल ठंडकारी जैसी सक्रिय ठंडकारी विधियों का उपयोग विशेष रूप से उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में इंडक्टर तापमान को प्रबंधित करने में प्रभावी है। ये प्रौद्योगिकियाँ स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हैं।

4. नियंत्रण रणनीति की समायोजन

बुद्धिमान नियंत्रण रणनीतियों को लागू करने से EV पावर सिस्टम में वितरण को बेहतर बनाया जा सकता है। डायनेमिक करंट मैनेजमेंट वास्तविक समय में भार और तापमान पर आधारित करंट स्तर को समायोजित करता है, जिससे ऊष्मा उत्पादन कम होता है। तापमान निगरानी प्रणाली अतिताप से बचने के लिए समायोजन शुरू कर सकती है।

भाग 4: VSBX श्रृंखला इंडक्टर डिजाइन और अनुप्रयोग

CODACA इलेक्ट्रॉनिक्स ने ऑटोमोबाइल-ग्रेड हाई-करंट इंडक्टर की VSBX श्रृंखला लॉन्च की है, जो ऑटोमोबाइल अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिजाइन की गई है। VSBX श्रृंखला नवीनतम सामग्री और अग्रणी डिजाइन सिद्धांतों के माध्यम से गर्मी के समस्याओं को कम करती है।

ऑटोमोबाइल ग्रेड हाई करंट पावर इन्डक्टर VSBX सीरीज में उच्च Bs कोर मैटेरियल का उपयोग किया जाता है, जो उत्कृष्ट DC बायस प्रदर्शन और सैटुरेशन प्रतिरोध प्रदान करते हैं, जिससे हाई करंट स्थितियों में स्थिरता सुनिश्चित होती है जबकि हानि और गर्मी का उत्पादन कम करते हैं। इसकी संक्षिप्त फ्लैट वायर वाइंडिंग कन्स्ट्रक्शन आकार को कम करते हुए गर्मी को कम करने के लिए सतह क्षेत्रफल को बढ़ाती है और बेहतर गर्मी छोड़ने की सुविधा प्रदान करती है।
इसके अलावा, VSBX सीरीज में ऑप्टिमाइज़ किए गए चुंबकीय शील्डिंग डिजाइन के माध्यम से इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफ़ेयरेंस (EMI) का प्रभाव प्रतिरोध किया जाता है। इन्डक्टर AEC-Q200 ग्रेड 0 अंतर्राष्ट्रीय मानक का पालन करते हैं, जो चौड़े तापमान रेंज (-55°C से +155°C) में स्थिरता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हैं।

निष्कर्ष

द ऑटोमोबाइल ग्रेड हाई करंट पावर इन्डक्टर VSBX सीरीज CODACA से यह ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र में उन्नत प्रौद्योगिकी का प्रतिनिधित्व करता है, इलेक्ट्रिक वाहनों के प्रदर्शन और सुरक्षा को बढ़ावा देता है। गर्मी से सम्बंधित चुनौतियों को प्रभावी रूप से हल करके, ये इंडक्टर EV पावर सिस्टम की कुल दक्षता और विश्वसनीयता में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।