Med transformationen af den globale energistruktur og forbedringen af miljøbeskyttelsesbevidstheden er elektriske køretøjer blevet en vigtig udviklingsretning for bilindustrien. Som "hjertet" af elektriske køretøjer påvirker batteriernes ydeevne og levetid direkte hele køretøjets ydeevne og pålidelighed.
I denne sammenhæng er betydningen af batterivarmestyringssystemer blevet mere og mere fremtrædende, og væskekølingsteknologi, som en af de effektive varmeafledningsmetoder, er blevet en af nøgleteknologierne til at forbedre ydeevnen af elektriske køretøjer. Det står over for de dobbelte udfordringer med teknologiske fremskridt og omkostningskontrol og er efterhånden blevet et forskningshotspot i branchen.
Væskekølingsteknologi refererer til cirkulationen af flydende medier (såsom vand, ethylenglycolopløsning osv.) for at fjerne den varme, der genereres af batteriet, og derved holde batteriet i drift inden for et passende temperaturområde. Denne teknologi er især vigtig i højtydende elektriske køretøjer, fordi den effektivt kan forlænge batteriets levetid, forbedre energitætheden og opladningseffektiviteten.
Sammenlignet med traditionelle luftkølesystemer har væskekølesystemer fordelene ved højere varmeledningseffektivitet, mindre størrelse og vægt og lavere støj.
Design og fremstilling af væskekølesystemer er et omfattende projekt, der kræver, at ingeniører har tværfaglig viden og færdigheder, samt en dyb forståelse af nye materialer, nye processer og nye teknologier. De mange involverede nøgleteknologier omfatter, men er ikke begrænset til:
01 Flowkanaldesign
Flowkanaldesign er kernen i væskekølesystemet og påvirker direkte kølevæskens strømningsegenskaber og varmevekslingseffektivitet. Ved at bruge computational fluid dynamics (CFD) simuleringsteknologi kan ingeniører simulere strømmen af kølevæske i flowkanalen og forudsige og analysere varmevekslingseffektiviteten. Kombineret med den strukturelle topologi-optimeringsmetode kan den optimale strømningskanalgeometri findes for at opnå højere termisk ledningsevne og lavere væskemodstand.
02 Materialevalg
Valget af materialer har en direkte indflydelse på ydeevnen af væskekølesystemet. Normalt vil flydende køleplader vælge metalmaterialer med høj varmeledningsevne såsom aluminium eller kobber, som effektivt kan lede varme fra varmekilden og hurtigt tage den væk gennem kølevæsken. Ud over varmeledningsevnen er materialets korrosionsbestandighed og mekaniske styrke dog også faktorer, der skal tages i betragtning i designet. Disse egenskaber sikrer, at væskekølesystemet kan opretholde langsigtet stabilitet og pålidelighed i forskellige arbejdsmiljøer.
03 Pumpe og køler
Pumpen og radiatoren er "hjertet" og "lungerne" i væskekølesystemet. Sammen opretholder de cirkulationen af kølevæsken og afgivelsen af varme. Som "strømkilde" til væskekølesystemet ligger nøglen til valget af pumpen i dens effektivitet og pålidelighed. Det skal sikre, at det kan give en stabil strømningshastighed under forskellige arbejdsforhold. Radiatorens design skal tage hensyn til omkostningseffektivitet og samtidig sikre varmeafledningsydelse for at opnå den bedste omkostningseffektivitet.
04 Kontrolstrategi
Styrestrategien er afgørende for en effektiv drift af væskekølesystemet. Gennem præcise kontrolalgoritmer kan kølevæskens flowhastighed og radiatorens arbejdsparametre justeres dynamisk i henhold til varmekildens faktiske temperatur og arbejdstilstand, hvorved det sikres, at temperaturen på batteriet eller andre nøglekomponenter er stabil inden for det optimale arbejdsområde for at forhindre overophedning eller overkøling.
05 Fremstillingsproces
Fremme af fremstillingsprocessen påvirker direkte ydeevnen og pålideligheden af væskekølesystemet. Brugen af 3D-printteknologi og mikrokanalbehandlingsteknologi kan opnå præcisionsfremstilling af flydende køleplader. Disse teknologier gør størrelsen og formen af flowkanalen mere præcis og forbedrer derved kompaktheden og varmeafledningseffektiviteten af hele systemet. Samtidig hjælper avancerede fremstillingsprocesser også med at reducere produktionsfejl og forbedre produktets konsistens og pålidelighed.
På nuværende tidspunkt er mange high-end elbilmærker begyndt at anvende væskekølesystemer, såsom Porsche og Audi, og Teslas Model S og Model X bruger væskekølebatterisystemer, som opnår effektiv termisk styring gennem køleplader og integrerede kølevæskecirkulationssystemer i batteripakken.
