مع تحول هيكل الطاقة العالمي وتحسين الوعي بحماية البيئة، أصبحت السيارات الكهربائية اتجاهًا مهمًا لتطوير صناعة السيارات. باعتبارها "قلب" السيارات الكهربائية، يؤثر أداء البطاريات وعمرها بشكل مباشر على أداء وموثوقية السيارة بأكملها.
وفي هذا السياق، أصبحت أهمية أنظمة الإدارة الحرارية للبطاريات بارزة بشكل متزايد، وأصبحت تقنية التبريد السائل، باعتبارها إحدى طرق تبديد الحرارة الفعالة، إحدى التقنيات الرئيسية لتحسين أداء المركبات الكهربائية. إنها تواجه التحديات المزدوجة المتمثلة في التقدم التكنولوجي والتحكم في التكاليف، وأصبحت تدريجياً نقطة بحثية ساخنة في الصناعة.
تشير تقنية التبريد السائل إلى تدوير الوسائط السائلة (مثل الماء ومحلول جلايكول الإيثيلين وما إلى ذلك) لإزالة الحرارة الناتجة عن البطارية، وبالتالي الحفاظ على تشغيل البطارية ضمن نطاق درجة حرارة مناسب. ولهذه التقنية أهمية خاصة في السيارات الكهربائية عالية الأداء لأنها يمكنها إطالة عمر البطارية بشكل فعال وتحسين كثافة الطاقة وكفاءة الشحن.
بالمقارنة مع أنظمة تبريد الهواء التقليدية، تتميز أنظمة التبريد السائلة بمزايا كفاءة توصيل الحرارة العالية، الحجم والوزن الأصغر، والضوضاء المنخفضة.
يعد تصميم وتصنيع أنظمة التبريد السائلة مشروعًا شاملاً يتطلب من المهندسين أن يكون لديهم معرفة ومهارات متعددة التخصصات، بالإضافة إلى فهم عميق للمواد الجديدة والعمليات الجديدة والتقنيات الجديدة. تشمل التقنيات الرئيسية المتعددة المعنية، على سبيل المثال لا الحصر، ما يلي:
01 تصميم قناة التدفق
يعد تصميم قناة التدفق جوهر نظام التبريد السائل ويؤثر بشكل مباشر على خصائص التدفق وكفاءة التبادل الحراري لسائل التبريد. باستخدام تقنية محاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD)، يمكن للمهندسين محاكاة تدفق سائل التبريد في قناة التدفق والتنبؤ وتحليل كفاءة التبادل الحراري. بالاشتراك مع طريقة تحسين الطوبولوجيا الهيكلية، يمكن العثور على هندسة قناة التدفق المثالية لتحقيق توصيل حراري أعلى ومقاومة أقل للسوائل.
02 اختيار المواد
إن اختيار المواد له تأثير مباشر على أداء نظام التبريد السائل. عادةً، ستختار ألواح التبريد السائلة المواد المعدنية ذات الموصلية الحرارية العالية مثل الألومنيوم أو النحاس، والتي يمكنها توصيل الحرارة بشكل فعال من مصدر الحرارة وإخراجها بسرعة عبر المبرد. ومع ذلك، بالإضافة إلى التوصيل الحراري، فإن مقاومة التآكل والقوة الميكانيكية للمادة هي أيضًا عوامل يجب أخذها في الاعتبار عند التصميم. تضمن هذه الخصائص أن نظام التبريد السائل يمكنه الحفاظ على الاستقرار والموثوقية على المدى الطويل في بيئات العمل المختلفة.
03 المضخة والمبرد
المضخة والمبرد هما "القلب" و"الرئتان" لنظام التبريد السائل. معًا، يحافظون على دوران سائل التبريد وتبديد الحرارة. باعتبارها "مصدر الطاقة" لنظام التبريد السائل، فإن مفتاح اختيار المضخة يكمن في كفاءتها وموثوقيتها. يجب أن تتأكد من قدرتها على توفير معدل تدفق ثابت في ظل ظروف العمل المختلفة. يحتاج تصميم الرادياتير إلى مراعاة فعالية التكلفة مع ضمان أداء تبديد الحرارة لتحقيق أفضل فعالية من حيث التكلفة.
04 استراتيجية التحكم
تعد استراتيجية التحكم أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل الفعال لنظام التبريد السائل. من خلال خوارزميات التحكم الدقيقة، يمكن تعديل معدل تدفق سائل التبريد ومعلمات عمل الرادياتير ديناميكيًا وفقًا لدرجة الحرارة الفعلية وحالة العمل لمصدر الحرارة، وبالتالي ضمان ثبات درجة حرارة البطارية أو المكونات الرئيسية الأخرى داخل نطاق العمل الأمثل لمنع ارتفاع درجة الحرارة أو التبريد الزائد.
05 عملية التصنيع
يؤثر تقدم عملية التصنيع بشكل مباشر على أداء وموثوقية نظام التبريد السائل. إن استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد وتكنولوجيا معالجة القنوات الدقيقة يمكن أن يحقق تصنيعًا دقيقًا لألواح التبريد السائلة. تجعل هذه التقنيات حجم وشكل قناة التدفق أكثر دقة، وبالتالي تحسين الاكتناز وكفاءة تبديد الحرارة للنظام بأكمله. وفي الوقت نفسه، تساعد عمليات التصنيع المتقدمة أيضًا في تقليل عيوب التصنيع وتحسين اتساق المنتج وموثوقيته.
في الوقت الحاضر، بدأت العديد من العلامات التجارية للسيارات الكهربائية المتطورة في اعتماد أنظمة التبريد السائل، مثل بورش وأودي، ويستخدم موديل S وModel X من Tesla أنظمة بطاريات التبريد السائلة، والتي تحقق إدارة حرارية فعالة من خلال لوحات التبريد وأنظمة تدوير سائل التبريد المتكاملة. في حزمة البطارية.
