S preobrazbo svetovne energetske strukture in izboljšanjem okoljevarstvene ozaveščenosti so električna vozila postala pomembna razvojna usmeritev avtomobilske industrije. Zmogljivost in življenjska doba baterij kot "srce" električnih vozil neposredno vplivata na delovanje in zanesljivost celotnega vozila.
V tem kontekstu postaja vse bolj pomemben pomen sistemov za upravljanje toplote baterij, tehnologija tekočinskega hlajenja, kot ena izmed učinkovitih metod odvajanja toplote, pa je postala ena ključnih tehnologij za izboljšanje zmogljivosti električnih vozil. Sooča se z dvojnimi izzivi tehnološkega napredka in obvladovanja stroškov ter postopoma postaja raziskovalna žarišče v industriji.
Tehnologija tekočega hlajenja se nanaša na kroženje tekočih medijev (kot je voda, raztopina etilenglikola itd.), da se odstrani toplota, ki jo proizvaja baterija, in tako vzdržuje delovanje baterije v ustreznem temperaturnem območju. Ta tehnologija je še posebej pomembna pri visokozmogljivih električnih vozilih, saj lahko učinkovito podaljša življenjsko dobo baterije, izboljša energijsko gostoto in učinkovitost polnjenja.
V primerjavi s tradicionalnimi sistemi za hlajenje s tekočino imajo sistemi za hlajenje s tekočino prednosti večje učinkovitosti toplotne prevodnosti, manjše velikosti in teže ter nižjega hrupa.
Načrtovanje in izdelava sistemov za hlajenje s tekočinami je obsežen projekt, ki od inženirjev zahteva interdisciplinarno znanje in veščine ter globoko razumevanje novih materialov, novih procesov in novih tehnologij. Številne vključene ključne tehnologije vključujejo, vendar niso omejene na:
01 Oblikovanje pretočnega kanala
Zasnova pretočnega kanala je jedro tekočinskega hladilnega sistema in neposredno vpliva na karakteristike pretoka in učinkovitost izmenjave toplote hladilne tekočine. Z uporabo tehnologije simulacije računalniške dinamike tekočin (CFD) lahko inženirji simulirajo pretok hladilne tekočine v pretočnem kanalu ter predvidijo in analizirajo učinkovitost izmenjave toplote. V kombinaciji z metodo optimizacije strukturne topologije je mogoče najti optimalno geometrijo pretočnega kanala za doseganje višje toplotne prevodnosti in manjšega upora tekočine.
02 Izbira materiala
Izbira materialov ima neposreden vpliv na delovanje tekočinskega hladilnega sistema. Običajno bodo plošče za tekoče hlajenje izbrale kovinske materiale z visoko toplotno prevodnostjo, kot sta aluminij ali baker, ki lahko učinkovito prevajajo toploto iz vira toplote in jo hitro odvajajo skozi hladilno tekočino. Vendar pa sta poleg toplotne prevodnosti dejavnika, ki ju je treba upoštevati pri načrtovanju, tudi odpornost proti koroziji in mehanska trdnost materiala. Te značilnosti zagotavljajo, da lahko tekočinski hladilni sistem ohranja dolgoročno stabilnost in zanesljivost v različnih delovnih okoljih.
03 Črpalka in radiator
Črpalka in radiator sta "srce" in "pljuča" tekočega hladilnega sistema. Skupaj vzdržujejo kroženje hladilne tekočine in odvajanje toplote. Kot "vir energije" sistema za hlajenje s tekočino je ključ do izbire črpalke njena učinkovitost in zanesljivost. Zagotoviti mora, da lahko zagotovi stabilen pretok v različnih delovnih pogojih. Zasnova radiatorja mora upoštevati stroškovno učinkovitost, hkrati pa zagotoviti učinkovitost odvajanja toplote, da se doseže najboljša stroškovna učinkovitost.
04 Strategija nadzora
Strategija nadzora je ključnega pomena za učinkovito delovanje sistema za hlajenje s tekočino. Z natančnimi krmilnimi algoritmi se lahko pretok hladilne tekočine in delovni parametri radiatorja dinamično prilagodijo glede na dejansko temperaturo in delovno stanje vira toplote, s čimer se zagotovi, da je temperatura akumulatorja ali drugih ključnih komponent stabilna znotraj optimalno delovno območje za preprečevanje pregrevanja ali prekomernega ohlajanja.
05 Proizvodni proces
Napredek proizvodnega procesa neposredno vpliva na delovanje in zanesljivost tekočinskega hladilnega sistema. Uporaba tehnologije 3D tiskanja in tehnologije mikrokanalne obdelave lahko doseže natančno izdelavo plošč za tekoče hlajenje. Te tehnologije omogočajo natančnejšo velikost in obliko pretočnega kanala, s čimer izboljšajo kompaktnost in učinkovitost odvajanja toplote celotnega sistema. Hkrati napredni proizvodni procesi tudi pomagajo zmanjšati proizvodne napake ter izboljšati doslednost in zanesljivost izdelka.
Trenutno so številne znamke električnih vozil višjega razreda začele uporabljati sisteme za hlajenje s tekočino, kot sta Porsche in Audi, Teslin Model S in Model X pa uporabljata sisteme baterij za hlajenje s tekočino, ki dosegajo učinkovito toplotno upravljanje z integriranimi hladilnimi ploščami in sistemi za kroženje hladilne tekočine. v paketu baterij.
