Med omvandlingen av den globala energistrukturen och förbättringen av miljöskyddsmedvetenhet har elfordon blivit en viktig utvecklingsriktning för bilindustrin. Som "hjärtat" i elfordon påverkar batteriernas prestanda och livslängd direkt prestandan och tillförlitligheten hos hela fordonet.
I detta sammanhang har betydelsen av batterivärmehanteringssystem blivit allt mer framträdande, och vätskekylningsteknik, som en av de effektiva värmeavledningsmetoderna, har blivit en av nyckelteknikerna för att förbättra prestanda hos elfordon. Det står inför de dubbla utmaningarna med tekniska framsteg och kostnadskontroll, och har gradvis blivit en forskningshotspot i branschen.
Vätskekylningsteknik hänvisar till cirkulationen av flytande media (såsom vatten, etylenglykollösning, etc.) för att avlägsna värmen som genereras av batteriet, och därigenom bibehålla batteriet i drift inom ett lämpligt temperaturintervall. Denna teknik är särskilt viktig i högpresterande elfordon eftersom den effektivt kan förlänga batteritiden, förbättra energitätheten och laddningseffektiviteten.
Jämfört med traditionella luftkylningssystem har flytande kylsystem fördelarna med högre värmeledningseffektivitet, mindre storlek och vikt och lägre ljud.
Design och tillverkning av vätskekylsystem är ett omfattande projekt som kräver att ingenjörer har tvärvetenskapliga kunskaper och färdigheter, samt en djup förståelse för nya material, nya processer och ny teknologi. De många inblandade nyckelteknologierna inkluderar men är inte begränsade till:
01 Flödeskanaldesign
Flödeskanaldesign är kärnan i vätskekylsystemet och påverkar direkt kylvätskans flödesegenskaper och värmeväxlingseffektivitet. Genom att använda simuleringsteknik för beräkningsvätskedynamik (CFD) kan ingenjörer simulera kylvätskeflödet i flödeskanalen och förutsäga och analysera värmeväxlingseffektiviteten. I kombination med den strukturella topologioptimeringsmetoden kan den optimala flödeskanalgeometrin hittas för att uppnå högre värmeledningsförmåga och lägre vätskemotstånd.
02 Materialval
Valet av material har en direkt inverkan på vätskekylsystemets prestanda. Vanligtvis kommer flytande kylplattor att välja metallmaterial med hög värmeledningsförmåga som aluminium eller koppar, som effektivt kan leda värme från värmekällan och snabbt ta bort den genom kylvätskan. Men förutom värmeledningsförmåga är materialets korrosionsbeständighet och mekaniska hållfasthet också faktorer som måste beaktas vid konstruktionen. Dessa egenskaper säkerställer att vätskekylsystemet kan bibehålla långsiktig stabilitet och tillförlitlighet i olika arbetsmiljöer.
03 Pump och kylare
Pumpen och kylaren är "hjärtat" och "lungor" i vätskekylsystemet. Tillsammans upprätthåller de cirkulationen av kylvätskan och avledningen av värme. Som "kraftkälla" för vätskekylsystemet ligger nyckeln till valet av pumpen i dess effektivitet och tillförlitlighet. Den måste säkerställa att den kan ge ett stabilt flöde under olika arbetsförhållanden. Radiatorns design måste ta hänsyn till kostnadseffektivitet och samtidigt säkerställa värmeavledningsprestanda för att uppnå bästa kostnadseffektivitet.
04 Kontrollstrategi
Styrstrategin är avgörande för att vätskekylsystemet ska fungera effektivt. Genom exakta styralgoritmer kan kylvätskans flöde och radiatorns arbetsparametrar dynamiskt justeras i enlighet med den faktiska temperaturen och arbetstillståndet för värmekällan, vilket säkerställer att temperaturen på batteriet eller andra nyckelkomponenter är stabil inom det optimala arbetsområdet för att förhindra överhettning eller överkylning.
05 Tillverkningsprocess
Framgången i tillverkningsprocessen påverkar direkt prestandan och tillförlitligheten hos vätskekylsystemet. Användningen av 3D-utskriftsteknik och mikrokanalbehandlingsteknik kan uppnå precisionstillverkning av flytande kylplattor. Dessa teknologier gör storleken och formen på flödeskanalen mer exakt, och förbättrar därmed kompaktheten och värmeavledningseffektiviteten för hela systemet. Samtidigt hjälper avancerade tillverkningsprocesser också till att minska tillverkningsfel och förbättra produktens konsistens och tillförlitlighet.
För närvarande har många avancerade elfordonsmärken börjat använda vätskekylningssystem, som Porsche och Audi, och Teslas Model S och Model X använder vätskekylningsbatterisystem, som uppnår effektiv värmehantering genom kylplattor och integrerade kylvätskecirkulationssystem i batteripaketet.
