S transformáciou globálnej energetickej štruktúry a zlepšením povedomia o ochrane životného prostredia sa elektrické vozidlá stali dôležitým smerom rozvoja automobilového priemyslu. Ako „srdce“ elektrických vozidiel, výkon a životnosť batérií priamo ovplyvňujú výkon a spoľahlivosť celého vozidla.
V tomto kontexte sa dôležitosť systémov tepelného manažmentu batérií stáva čoraz dôležitejšou a technológia chladenia kvapalinou, ako jedna z účinných metód odvádzania tepla, sa stala jednou z kľúčových technológií na zlepšenie výkonu elektrických vozidiel. Čelí dvojitým výzvam technologického pokroku a kontroly nákladov a postupne sa stala stredobodom výskumu v tomto odvetví.
Technológia chladenia kvapalinou sa vzťahuje na cirkuláciu kvapalných médií (ako je voda, roztok etylénglykolu atď.) na odstránenie tepla generovaného batériou, čím sa batéria udržiava v prevádzke vo vhodnom teplotnom rozsahu. Táto technológia je obzvlášť dôležitá vo vysokovýkonných elektrických vozidlách, pretože dokáže efektívne predĺžiť životnosť batérie, zlepšiť hustotu energie a efektivitu nabíjania.
V porovnaní s tradičnými vzduchovými chladiacimi systémami majú kvapalinové chladiace systémy výhody vyššej účinnosti vedenia tepla, menšej veľkosti a hmotnosti a nižšej hlučnosti.
Návrh a výroba kvapalinových chladiacich systémov je komplexný projekt, ktorý vyžaduje od inžinierov interdisciplinárne znalosti a zručnosti, ako aj hlboké pochopenie nových materiálov, nových procesov a nových technológií. Medzi viaceré kľúčové technológie patria okrem iného:
01 Dizajn prietokového kanála
Konštrukcia prietokového kanála je jadrom kvapalinového chladiaceho systému a priamo ovplyvňuje prietokové charakteristiky a účinnosť výmeny tepla chladiacej kvapaliny. Pomocou simulačnej technológie výpočtovej dynamiky tekutín (CFD) môžu inžinieri simulovať tok chladiva v prietokovom kanáli a predpovedať a analyzovať účinnosť výmeny tepla. V kombinácii s metódou optimalizácie štrukturálnej topológie možno nájsť optimálnu geometriu prietokového kanála na dosiahnutie vyššej tepelnej vodivosti a nižšieho odporu voči tekutinám.
02 Výber materiálu
Výber materiálov má priamy vplyv na výkon kvapalinového chladiaceho systému. Kvapalné chladiace dosky si zvyčajne vyberú kovové materiály s vysokou tepelnou vodivosťou, ako je hliník alebo meď, ktoré dokážu efektívne viesť teplo zo zdroja tepla a rýchlo ho odvádzať cez chladiacu kvapalinu. Okrem tepelnej vodivosti sú však faktormi, ktoré treba pri návrhu zohľadniť aj korózna odolnosť a mechanická pevnosť materiálu. Tieto charakteristiky zaisťujú, že systém chladenia kvapalinou si môže udržať dlhodobú stabilitu a spoľahlivosť v rôznych pracovných prostrediach.
03 Čerpadlo a chladič
Čerpadlo a chladič sú „srdcom“ a „pľúcami“ kvapalinového chladiaceho systému. Spoločne udržiavajú cirkuláciu chladiacej kvapaliny a odvod tepla. Ako "zdroj energie" kvapalinového chladiaceho systému je kľúčom k výberu čerpadla jeho účinnosť a spoľahlivosť. Musí zabezpečiť, aby mohol poskytovať stabilný prietok za rôznych pracovných podmienok. Pri konštrukcii radiátora je potrebné zvážiť nákladovú efektívnosť a zároveň zabezpečiť výkon odvádzania tepla, aby sa dosiahla najlepšia nákladová efektívnosť.
04 Stratégia kontroly
Riadiaca stratégia je rozhodujúca pre efektívnu prevádzku kvapalinového chladiaceho systému. Prostredníctvom presných riadiacich algoritmov je možné dynamicky upravovať prietok chladiacej kvapaliny a pracovné parametre chladiča podľa skutočnej teploty a pracovného stavu zdroja tepla, čím sa zabezpečí, že teplota batérie alebo iných kľúčových komponentov je stabilná v rámci optimálny pracovný rozsah, aby sa zabránilo prehriatiu alebo podchladeniu.
05 Výrobný proces
Pokrok vo výrobnom procese priamo ovplyvňuje výkon a spoľahlivosť systému chladenia kvapalinou. Použitie technológie 3D tlače a technológie mikrokanálového spracovania môže dosiahnuť presnú výrobu chladiacich dosiek. Tieto technológie spresňujú veľkosť a tvar prietokového kanála, čím zlepšujú kompaktnosť a účinnosť odvodu tepla celého systému. Pokročilé výrobné procesy zároveň pomáhajú znižovať výrobné chyby a zlepšujú konzistenciu a spoľahlivosť produktu.
V súčasnosti mnohé špičkové značky elektrických vozidiel začali používať systémy chladenia kvapalinou, ako sú Porsche a Audi, a modely Tesla Model S a Model X využívajú batériové systémy chladenia kvapalinou, ktoré dosahujú efektívne riadenie tepla prostredníctvom chladiacich dosiek a integrovaných systémov cirkulácie chladiacej kvapaliny. v batérii.
