इलेक्ट्रिक वाहनों के युग में OEM फ़िल्टर निर्माण का भविष्य

ऑटोमोटिव फ़िल्टर बाज़ार का संचालन प्रकार (आईसीई बनाम ईवी) के आधार पर वर्गीकरण

ऑटोमोटिव फ़िल्टर की दुनिया दो हिस्सों में बंट रही है क्योंकि कार निर्माता पारंपरिक गैसोलीन इंजनों और इलेक्ट्रिक वाहनों दोनों को एक साथ संभालने की कोशिश कर रहे हैं। मार्केट बिज़नेस इनसाइट्स ने 2023 में बताया था कि दुनिया भर में बेची जाने वाली लगभग 8 में से 10 कारें अभी भी आंतरिक दहन इंजन द्वारा संचालित होती हैं, फिर भी इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए फ़िल्टरों का बाज़ार अभी अन्य किसी भी खंड की तुलना में तेज़ी से बढ़ रहा है। इन दोनों बाज़ारों के लिए कार कंपनियों को पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। गैसोलीन से चलने वाली कारों को नियमित रूप से तेल बदलने, ईंधन प्रणाली की सफाई और वायु सेवन रखरखाव की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, इलेक्ट्रिक वाहन नई चुनौतियाँ लेकर आते हैं जैसे सड़क के प्रदूषकों से केबिन की वायु को साफ रखना और वाहन के भीतर संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स को प्रभावित कर सकने वाले विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप का प्रबंधन करना।

ओईएम के लिए पारंपरिक इंजन वायु और तेल निस्पंदन की आवश्यकताओं में गिरावट

इलेक्ट्रिक वाहनों की बढ़ती लोकप्रियता के इस दशक के अंत तक इंजन एयर फिल्टर की मांग में लगभग 34 प्रतिशत और ऑयल फिल्टर की मांग में लगभग 29 प्रतिशत की कमी करने की संभावना है। कार निर्माता पहले से ही अपने पुराने उत्पादन ढांचे को अलग नजरिए से देख रहे हैं, जिसमें कुछ कंपनियां अपने फिल्टर अनुसंधान पर किए जाने वाले खर्च का लगभग आधा हिस्सा इलेक्ट्रिक वाहन तकनीक विकसित करने में लगा रही हैं। पारंपरिक इंजन फिल्टरों की कम आवश्यकता का अर्थ है कि स्वचालित पुर्जों का पूरा खेल काफी नाटकीय ढंग से दिशा बदल रहा है। जो प्रत्येक कार में मानक उपकरण के रूप में होता था, वह अब उद्योग द्वारा स्वच्छ परिवहन समाधानों की ओर गियर बदलने के साथ अप्रचलित होता जा रहा है।

इलेक्ट्रिक वाहन केबिन वायु गुणवत्ता समाधानों की मांग में वृद्धि

विद्युत वाहनों की शांत प्रकृति के कारण वास्तव में एचवीएसी प्रणालियों की आवाज़ अधिक स्पष्ट हो जाती है, जिससे वायु फ़िल्टर तकनीक में कुछ बहुत ही दिलचस्प विकास हुए हैं। इन दिनों लोग अपनी कारों के अंदर स्वच्छ वायु के प्रति भी बहुत अधिक सजग हैं। हाल के सर्वेक्षणों के अनुसार, 2023 में ईवी खरीदने वाले लगभग तीन-चौथाई लोगों ने अपना निर्णय लेते समय केबिन की वायु गुणवत्ता को मूल्य और प्रदर्शन के समकक्ष रखा। प्रीमियम इलेक्ट्रिक कार निर्माता तेजी से इस ओर ध्यान दे रहे हैं, इन दिनों उच्च-स्तरीय मॉडलों में लगभग 60% में हेपा फ़िल्टर के साथ-साथ वास्तविक समय में कणों की गणना करने वाले उपकरण भी शामिल हैं। यात्रियों के स्वास्थ्य को बेहतर बनाने के अलावा, इन उन्नत प्रणालियों का कार के समग्र अनुभव पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है। शांत, अधिक प्रतिक्रियाशील जलवायु नियंत्रण वह प्रीमियम अनुभव प्रदान करता है जिसकी कई ड्राइवर अपनी अगली कार में तलाश करते हैं।

फ़िल्टरिंग आवश्यकताओं पर उच्च-वोल्टेज ईवी आर्किटेक्चर का प्रभाव (उदाहरण के लिए, 800V प्रणाली)

800V प्रणालियों में स्विच करने से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के मामले में कुछ गंभीर चुनौतियाँ उत्पन्न होती हैं। यह समस्या इतनी गंभीर है कि इंजीनियरों को नाजुक इलेक्ट्रॉनिक घटकों की सुरक्षा के लिए फ़िल्टर डिज़ाइन करने के तरीके को पूरी तरह से फिर से सोचना पड़ा है। चीजों को और भी जटिल बनाने वाली बात क्या है? इन नए प्लेटफॉर्म्स को ऐसे फ़िल्टर की आवश्यकता होती है जो वाहन पर लगभग 30 प्रतिशत कम जगह लें, लेकिन फिर भी पुरानी 400V प्रणालियों की तुलना में लगभग ढाई गुना अधिक ऊष्मा का प्रबंधन कर सकें। इसीलिए हम इन उन्नत फ़िल्टर्स की ओर बढ़ते देख रहे हैं जो विद्युत चुम्बकीय संगतता शील्डिंग के साथ-साथ प्रभावी तापीय प्रबंधन को जोड़कर दोहरा कार्य करते हैं। तंग पैकेजिंग सीमाओं के भीतर काम कर रहे ऑटोमोटिव निर्माताओं के लिए, यह बहुक्रियाशील दृष्टिकोण उनके नवीनतम पावरट्रेन डिज़ाइन में विश्वसनीयता के बलिदान के बिना मांग पूरी करने वाली प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने में सहायता करता है।

उन्नत OEM फ़िल्टर डिज़ाइन: लघुकरण, एकीकरण और शक्ति-घनत्व चुनौतियाँ

ईवी एप्लिकेशन के लिए फ़िल्टर निर्माण में तकनीकी प्रगति

कई मूल उपकरण निर्माता अब उन विशिष्ट समस्याओं से निपटने के लिए लेजर-कट नैनोफाइबर झिल्लियों और योगदानकारी निर्माण तकनीकों की ओर रुख कर रहे हैं जो इलेक्ट्रिक वाहनों के साथ आती हैं। 3D प्रिंटिंग तकनीक से बने फ़िल्टर आवास में अब बैटरी प्रणालियों में गर्मी को बेहतर ढंग से प्रबंधित करने में मदद करने वाले अंतर्निहित शीतलन चैनल शामिल हैं। कंपनियाँ अब पुरानी सेल्यूलोज सामग्री पर निर्भर नहीं रह रही हैं, बल्कि उच्च आवृत्ति सिरेमिक सब्सट्रेट्स पर स्विच कर रही हैं। ये नए सामग्री पहले की तुलना में लगभग 40 प्रतिशत अधिक कणों को पकड़ते हैं और 150 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान को बिना विघटित हुए सहन कर सकते हैं। आधुनिक उच्च प्रदर्शन इलेक्ट्रिक कारों में पाए जाने वाले उन्नत पावरट्रेन प्रणालियों के लिए ऐसा प्रदर्शन उन्हें पूर्णतया आवश्यक बनाता है।

सघन एकीकरण के लिए मिनिएचरीकरण और मॉड्यूलर फ़िल्टर समाधान में प्रवृत्ति

हाल ही में इलेक्ट्रिक वाहनों के डिज़ाइन में एक बड़ा बदलाव देखा गया है, जिसमें संकुचित वास्तुकला के कारण फ़िल्टर के लिए आवश्यक जगह की आवश्यकता 2021 की शुरुआत के बाद से लगभग 35% तक कम हो गई है। ऑटोमेकर अब मानक कनेक्शन वाले स्टैक करने योग्य मॉड्यूल का उपयोग स्मार्ट तरीके से कर रहे हैं। इसका अर्थ है कि वे केबिन एयर फ़िल्टर, हीट शील्ड और उन झंझट भरे ईएमआई सप्रेसर्स सभी को केवल 200 घन मिलीमीटर के एक छोटे से बॉक्स में पैक कर सकते हैं। इसका अर्थ फैक्ट्री फ़्लोर पर क्या है? असेंबली क्रू प्रति निर्मित वाहन लगभग 18 मैन-आवर बचाते हैं। इसके अलावा, इन छोटे बॉक्स में आईओटी सेंसर अंतर्निहित होते हैं जो तकनीशियन को दूर से प्रदर्शन की निगरानी करने की अनुमति देते हैं। परिणाम? आगे चलकर कम खराबी और डीलरशिप्स के लिए बेहतर दीर्घकालिक रखरखाव योजना।

ऊर्जा-घन EV प्लेटफॉर्म में कॉम्पैक्ट और एकीकृत फ़िल्टर डिज़ाइन के लिए OEM मांग

आज कार निर्माता ऐसे एयर फिल्टर की मांग करते हैं जो 0.3 माइक्रॉन जितने छोटे कणों के 99.97 प्रतिशत को भी रोक सकें, और फिर भी पुराने स्कूल आंतरिक दहन इंजन के भागों की तुलना में लगभग आधी जगह घेरें। आजकल उच्च-स्तरीय इलेक्ट्रिक वाहनों में आमतौर पर बहु-स्तरीय फ़िल्ट्रेशन प्रणाली लगी होती है। इन उन्नत व्यवस्थाओं में आमतौर पर इलेक्ट्रोस्टैटिक अवक्षेपण तकनीक के साथ-साथ सक्रिय कार्बन परतें और कभी-कभी अतिरिक्त सुरक्षा के लिए एंटीमाइक्रोबियल कोटिंग भी शामिल होती है। जब हर ग्राम का महत्व होता है, तो ऑटोमेकर ग्रेफीन से सुदृढ़ित बहुलक से बने विशेष आवास का उपयोग करते हैं। ये सामग्री मजबूती बनाए रखती हैं लेकिन प्रति इकाई मात्र 1.2 किलोग्राम वजन की होती हैं, जो सामान्य एल्युमीनियम घटकों की तुलना में लगभग 55 प्रतिशत हल्की होती है। वाहन डिज़ाइन से अनावश्यक पाउंड कम करने की कोशिश में यह तर्कसंगत है।

विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) फ़िल्टर: इलेक्ट्रिक वाहन OEM प्रणालियों में बढ़ती प्राथमिकता

विद्युत वाहनों में विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी): एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन कारक

उच्च वोल्टेज बैटरी और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के कारण इलेक्ट्रिक वाहन आईसीई वाहनों की तुलना में 30% अधिक विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) उत्पन्न करते हैं। इससे एडीएएस, सूचना मनोरंजन और नियंत्रण प्रणालियों की सुरक्षा के लिए ईएमसी फिल्टर आवश्यक हैं। ईवी घटकों की 72% विफलता ईएमआई से जुड़ी हुई है (मार्केट एंड मार्केट 2024), OEM अब डिजाइन चरण में जल्दी ईएमसी विचार शामिल करते हैं।

बैटरी प्रणालियों और पावरट्रेन में ईएमसी फिल्टर का एकीकरण

आधुनिक 800 वी वास्तुकलाओं को प्रबंधित करने के लिए बहु-चरण फ़िल्टरिंग की आवश्यकता होती हैः

• सीआईसी इन्वर्टरों से उच्च आवृत्ति शोर (200 मेगाहर्ट्ज)
• कर्षण मोटरों में सामान्य मोड हस्तक्षेप
• डीसी-लिंक वोल्टेज में उतार-चढ़ाव 50V/μs से अधिक

अग्रणी निर्माता बैटरी मॉड्यूल के भीतर सीधे ईएमसी फिल्टर एम्बेड करते हैं, बाहरी समाधानों की तुलना में औसत 18dB तक विकिरित उत्सर्जन को कम करते हैं। यह एकीकरण केबल प्रतिध्वनि को कम करता है और समग्र प्रणाली विश्वसनीयता में सुधार करता है।

ईवी में ईएमसी फ़िल्टर के लिए विनियामक अनुपालन और मानक

वैश्विक ईवी बाजार सख्त ईएमसी विनियमों का पालन करते हैं:

अद्यतन आईएसओ 11452-8 मानक अब फ़िल्टर कनेक्टर्स के लिए वास्तविक दुनिया के कंपन परीक्षण की आवश्यकता निर्धारित करते हैं, जिससे 2022 में वाहन वापसी में पहचानी गई 12% दुर्घटना दर को संबोधित किया जा सके।

ईवी ईएमसी बैटरी फ़िल्टर बाज़ार के विकास के कारक और पूर्वानुमान प्रवृत्तियाँ

ईवी ईएमसी फ़िल्टर बाज़ार को 2030 तक 29.4% की वार्षिक यौगिक वृद्धि दर (CAGR) के साथ बढ़ने का अनुमान है, जिसके प्रमुख कारक हैं:

1. 2027 तक नए ईवी में 800V+ आर्किटेक्चर के 67% अपनाया जाना
2. द्विदिश चार्जिंग प्रणाली का विस्तार
3. डीसी-फास्ट चार्जर्स से ब्रॉडबैंड उत्सर्जन को सीमित करने के लिए नए एफसीसी नियम

2020 के बाद से फ़िल्टर की जटिलता में 3.8 गुना वृद्धि हुई है, और अब प्रीमियम ईवी में एकीकृत चुंबकत्व बीएमएस बोर्ड के स्थान का 15% घेरते हैं।

बड़े पैमाने पर उत्पादन में लागत और वजन के साथ ईएमसी प्रदर्शन का संतुलन

जबकि ग्रेफीन-आधारित फ़िल्टर फेराइट कोर की तुलना में 40% बेहतर ईएमआई दमन प्रदान करते हैं, उनकी $74/किलोवाट लागत वॉल्यूम उत्पादन में उपयोग को सीमित करती है। इसके बजाय, ओइम निम्नलिखित विशेषता वाले संकर डिज़ाइन अपना रहे हैं:

• इंजेक्शन-मोल्डेड धातु सम्मिश्र आवरण ($0.18/सेमी³)
• 0.5Ω ईएसआर के साथ बहु-परत सिरेमिक संधारित्र
• स्वचालित प्रतिबाधा मिलान प्रणाली जो ट्यूनिंग समय को 83% तक कम कर देती है

ये समाधान C-सेगमेंट ईवी में सबसिस्टम के वजन को 4.2 किग्रा से कम रखते हुए कक्षा 3 ईएमसी आवश्यकताओं के साथ 92% अनुपालन प्राप्त करते हैं।

अगली पीढ़ी के ओइम फ़िल्टर में सामग्री नवाचार और स्मार्ट क्षमताएँ

उन्नत तापीय और विद्युत सहनशीलता के लिए नए सामग्री का अपनाना

ओइम ग्रेफीन-संवर्धित पॉलिमर और सिरेमिक-लेपित सब्सट्रेट जैसी सम्मिश्र सामग्री में अग्रणी हैं, जो पारंपरिक फ़िल्टर की तुलना में 40% अधिक तापीय सहनशीलता प्रदर्शित करते हैं। ये सामग्री बैटरी पैक के पास 150°C से अधिक तापमान का सामना कर सकते हैं और 25 kV/मिमी से अधिक की परावैद्युत ताकत बनाए रखते हैं—800V प्रणालियों में चिंगारी रोकने के लिए आवश्यक।

वास्तविक समय में निगरानी की क्षमता वाले कनेक्टेड फ़िल्टर की बढ़ती मांग

इलेक्ट्रिक वाहनों को स्वस्थ रखने के लिए अब स्मार्ट फ़िल्टर आवश्यक हैं। लगभग दो तिहाई कार पुर्ज़ा निर्माता 2025 तक अपने विकास लक्ष्यों में इंटरनेट से जुड़े स्मार्ट फ़िल्टर को प्राथमिकता दे रहे हैं। इन फ़िल्टर में धूल के जमाव, दबाव में परिवर्तन और फ़िल्टर के क्षय की निगरानी करने वाले सेंसर अंतर्निर्मित होते हैं, जो इस सभी जानकारी को सीधे वाहन रखरखाव प्रणालियों में भेज देते हैं। वास्तविक दुनिया के परीक्षणों से पता चलता है कि इन स्मार्ट प्रणालियों से अप्रत्याशित मरम्मत की आवश्यकता लगभग एक तिहाई तक कम हो जाती है। कार कंपनियाँ अब 5G नेटवर्क के लिए तैयार मॉड्यूल लगाना शुरू कर रही हैं जो प्रदर्शन के बारे में विवरण को कारखाने के कंप्यूटर प्रणालियों में आधे सेकंड से भी कम समय में भेज सकते हैं, जिससे तकनीशियनों को यह सटीक रूप से पता चल सके कि समस्याओं से पहले कब पुर्ज़ों की देखभाल की आवश्यकता है।

ईवी संक्रमण के दौरान ओईएम फ़िल्टर निर्माण में चुनौतियों पर काबू पाना

ईवी फ़िल्टर उत्पादन में लागत, तकनीकी जटिलता और आपूर्ति श्रृंखला की चुनौतियाँ

2024 की नवीनतम ऑटोमोटिव सप्लाई चेन रिपोर्ट के अनुसार उन्नत निस्पंदन प्रणालियों की कीमत नियमित प्रणालियों की तुलना में लगभग 47 प्रतिशत अधिक है। पिछले साल सेमीकंडक्टर की कमी ने वास्तव में सभी क्षेत्रों में चीजों को धीमा कर दिया, उत्पादन कार्यक्रमों को 8 से 12 सप्ताह के बीच पीछे धकेल दिया। इसके अलावा, भू-राजनीतिक समस्याओं के सभी प्रकार हैं जो कुशल फिल्टर के लिए आवश्यक दुर्लभ पृथ्वी खनिजों को प्राप्त करना मुश्किल बनाते हैं। तकनीकी चुनौतियां भी लगातार सामने आती रहती हैं। इंजीनियरों के पास काम का एक बहुत बड़ा हिस्सा है जो 800 वोल्ट सिस्टम और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के स्तर को संभाल सकता है जो कि पारंपरिक आंतरिक दहन इंजनों में देखने से तीन गुना अधिक है। और अगर यह पर्याप्त नहीं था, विनियमों को इतना बदलते रहते हैं कि निर्माताओं को अब लगभग 22% अधिक अलग फिल्टर सेटअप की आवश्यकता होती है जो कि वे सिर्फ पांच साल पहले करते थे।

ईवी-विशिष्ट निस्पंदन मानकों को पूरा करने के लिए विनिर्माण को स्केल करना

मूल उपकरण निर्माताओं को इन नए फ़िल्टर डिज़ाइनों को संभालने के लिए वर्तमान उत्पादन लाइनों के लगभग 60 प्रतिशत को अपग्रेड करने की आवश्यकता होने के कारण, मोटर वाहन उद्योग एक बड़ी चुनौती का सामना कर रहा है, और यह सब ASIL-D सुरक्षा विनियमों के कठोर नियमों को पूरा करते हुए करना है। ग्लोबल EV निर्माण क्षेत्र के हालिया बाज़ार अनुसंधान के अनुसार, अगले कुछ वर्षों में स्मार्ट फ़िल्टर स्थापना में लगभग तीन अंकों वाले वृद्धि के साथ देखा जा रहा है। क्यों? क्योंकि नियामक बैटरी कूलिंग सिस्टम के लिए कण पकड़ने के विनिर्देशों को लगातार कड़ा कर रहे हैं। निर्माण में कुछ बड़े खिलाड़ियों ने पहले ही मॉड्यूलर असेंबली सेटअप लागू करना शुरू कर दिया है, जिससे रीटूलिंग खर्चों में लगभग एक तिहाई की कमी आती है। वे अपनी गुणवत्ता जाँच में कृत्रिम बुद्धिमत्ता को भी एकीकृत कर रहे हैं, जिससे दोष पकड़ने की दर 99 दशमलव कुछ प्रतिशत तक पहुँच जाती है। और चूंकि मध्य दशक तक बाज़ार में लगभग पंद्रह अलग-अलग इलेक्ट्रिक वाहन प्लेटफॉर्म डिज़ाइन होंगे, कंपनियों को वास्तविक परिस्थितियों में प्रदर्शन की गुणवत्ता को कम किए बिना विभिन्न वोल्टेज आवश्यकताओं और तंग स्थान सीमाओं के लिए काम करने वाले लचीले समाधानों की वास्तविक आवश्यकता है।