في الموجة سريعة النمو من مركبات الطاقة الجديدة ، كانت سلامة البطارية وأداءها دائمًا موضوعات أساسية. ال
نظام الإدارة الحرارية للبطارية (BTMS)يتصرف مثل "ترموستات ذكية" للبطارية. تشير الإدارة الحرارية للبطارية الكهربائية إلى استخدام الوسائل التقنية المختلفة للتحكم في درجة حرارة البطارية أثناء الشحن والتفريغ ، والحفاظ عليها ضمن نطاق التشغيل الأمثل لتحسين الأداء ، وتوسيع عمر الخدمة ، وضمان التشغيل الآمن.
تقنية التبريد السائليزيل الحرارة الناتجة عن البطارية من خلال نقل الحرارة الحراري مع سائل ، مما يقلل من درجة حرارة البطارية. إنه حاليًا حل التبريد الأكثر سائدة في السوق.
تقنية التبريد المباشرةيستخدم مبدأ تبخر التبريد الحرارة الكامنة. يتم إعداد نظام تكييف الهواء داخل السيارة أو نظام البطارية ، مع تثبيت المبخر في حزمة البطارية. يتبخر المبرد داخل المبخر ، ويقوم بإزالة الحرارة بكفاءة وسريعة من نظام البطارية ، وبالتالي إكمال عملية تبريد البطارية.
تعمل كل من تقنيات التبريد السائلة والمباشرة كتقنيات إدارة حرارية أساسية ، حيث تحرس بصمت "درجة حرارة الجسم" للبطارية.
اللوحة الباردة السائلة والوحة الباردة المباشرة هي مكونات أساسية تمكن هاتين التقنيتين الأساسيتين من العمل. إنها تلعب دورًا مهمًا في ضمان التشغيل الفعال والآمن لبطاريات الطاقة.
مع زيادة كثافة الطاقة في بطاريات الطاقة والاعتماد الواسع النطاق لتكنولوجيا الشحن السريع ، تتطور تقنية الألواح الباردة من "توصيل الحرارة السلبي" إلى "التحكم النشط في درجة الحرارة" ، ومن "المادة الفردية" إلى "الهياكل المركبة".
بعد ذلك ، دعونا نلقي نظرة فاحصة:المكونات الأساسية لتكنولوجيا التبريد السائل للبطارية الحرارية -
لوحات باردةمبدأ
طرق التصنيع
تصنيف
1. لوحة البرد السائل: "خبير تبديد الحرارة" في الحركة
اللوحة الباردة السائلة (اللوحة الباردة السائلة ، LCP) هي عنصر تنفيذ مفتاح لنظام الإدارة الحرارية السائلة. إنه يتصل مباشرة بمصدر الحرارة ، مما يؤدي إلى إزالة الحرارة الناتجة عن البطارية من خلال سائل التبريد المتداول في قنواتها الداخلية. تتمثل وظيفتها الأساسية في إنشاء مسار نقل حرارة فعال من خلية البطارية إلى حلقة التبريد الخارجية. الأنواع الرئيسية من اللوحات الباردة السائلة هي:
1.1 أنواع اللوحات الباردة السائلة
(1) لوحة باردة سائلة مختومة: مصنوعة من صفائح سبائك الألومنيوم ، مختومة لتشكيل قنوات المبرد المعقدة. يسمح هذا النوع بتصميم قناة مرنة ولامعًا وثيقًا مع البطارية ، وتحقيق كفاءة تبادل الحرارة العالية. إنه مثالي للتصميمات المتكاملة مثل حزم بطارية CTP أو CTC وهو حاليًا الخيار الرئيسي لمركبات الطاقة الجديدة.
(2) صفيحة باردة سائلة مقذوف: مصنوعة من بثق سبيكة الألومنيوم ، مع الأسطح المسطحة التي يمكن أن تتواصل مع خلايا متعددة في وقت واحد ، مما يوفر منطقة تبديد حرارة كبيرة. له بنية بسيطة وتكلفة منخفضة ، لكن مرونة تصميم القناة أقل قليلاً ، مما يجعلها مناسبة للنماذج الحساسة للتكلفة.
(3) صفيحة باردة سائل أنبوب القيثارة: تتشكل القنوات مثل القيثارة ، مع رؤوس في كلا الطرفين. بنية بسيطة وتكلفة منخفضة ، ولكن التدفق الداخلي ثابت وأقل مرونة. شائع الاستخدام في مركبات الطاقة الجديدة الصغيرة.
(4) صفيحة باردة سائل الأبرنتين: مصممة لوحدات الخلايا الأسطوانية. خفيفة الوزن وفعالية عالية في الإنتاج ، مما يوفر تبديدًا موحدًا للحرارة للبطاريات الأسطوانية. اعتمدت على نطاق واسع من قبل شركات مثل تسلا.
1.2 عملية تصنيع الألواح الباردة السائلةتصنيع صفيحة باردة سائلة هي "حرفة دقيقة". يبدأ مع
معالجة مادة توصيل حرارة الألومنيومباستخدام تقنيات التدوير المركبة والبرد لضمان أداء موحد وأبعاد دقيقة. ثم،
التجميع الأساسي واللحام(نحاس الفراغ ، لحام الاحتكاك ، إلخ) ضمان الختم والتوصيل الحراري. أخيرًا ، تُجرى اختبارات محكمة الإغلاق الصارمة لضمان عدم وجود خطر على المنتج.
فيما يلي عمليات التصنيع الرئيسية للألواح الباردة للبطارية EV:
- عملية الأنبوب المدمجة:أخاديد طحن CNC في لوحة قاعدة الألومنيوم ، مما يضغط على أنابيب النحاس قبل العاصمة في الأخاديد ، تليها النحاس. الإيجابيات: انخفاض التكلفة ، معالجة أسهل. سلبيات: نقل الحرارة المعتدل ، سعة الحمل المنخفض.
- ملف التعريف + عملية اللحام:قم ببثق قنوات التبريد مباشرة ، ثم ختم عبر الاحتكاك أو النحاس. الايجابيات: كفاءة عالية ، منخفضة التكلفة. السلبيات: أقل ملاءمة لكثافة حرارة عالية جدا ؛ الكثير من الثقوب المسمار قد تقلل من الموثوقية.
- Machining + عملية اللحام:قنوات مياه الآلة على الألومنيوم / لوحات النحاس ، تجميع ولحام لإكمال اللوحة. الايجابيات: أي شكل وعمق ممكن ، مناسبة لكثافة الطاقة العالية ومصادر الحرارة غير المنتظمة ؛ أقل شيوعا في بطاريات السيارات.
- يموت الصب + عملية اللحام:شكل القنوات عبر صب يموت ، ثم ختم مع اللحام. الايجابيات: مستقرة ، مناسبة للإنتاج الضخم. السلبيات: يتطلب السيطرة على الشوائب والمسامية.
- ختم عملية النحاس:ختم ألواح الألومنيوم لتكوين قنوات ، ودمج الزعانف اختياريا ، ثم ناضحة تحت جو أو فراغ يتم التحكم فيه. الإيجابيات: تصميم قناة مرنة ، منطقة اتصال عالية ، تبديد حراري ممتاز. سلبيات: ارتفاع تكلفة العفن.
- الأسنان المحفورة + عملية النحاس:تتم معالجة القاع بالقرب من مصدر الحرارة في أسنان ناعمة ، ثم ناحف بالغطاء والماء في المنافذ / خارج. الايجابيات: نقل الحرارة العالي ، حجم مضغوط ؛ أقل شيوعا في بطاريات السيارات.
1.3 تطور تصنيع الألواح الباردة السائلة
تكمن التحديات الأساسية لتصنيع الألواح الباردة السائلة في ثلاثة مؤشرات رئيسية: ختم القنوات ، وقوة اللحام ، وتصميم خفيف الوزن.في السنوات الأخيرة ، كانت ابتكارات العمليات تقود ترقيات الصناعة السريعة.
(1) لحام تحريك الاحتكاك (FSW): ممثل عملية ختم الموخية العاليةFSW هي تقنية لحام الحالة الصلبة التي تحقق انضمام البلاستيك للمواد من خلال الحرارة الاحتكاكية الناتجة عن رأس تحريك دوار عالي السرعة. مزاياها مهمة:
لا لحام ذوبان:تتجنب الشقوق الحرارية والمسامية ، تصل قوة اللحام إلى أكثر من 95 ٪ من المادة الأساسية ، مما يلغي خطر تسرب سائل التبريد ؛
التوافق مع المواد المختلفة:يدعم لحام مواد خفيفة الوزن مثل الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم ، دون حشو ، مما يقلل من تكلفة التصنيع ؛
يدعم القنوات المعقدة:يمكن لحام الأسطح ثلاثية الأبعاد وأجهزة microchannels ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة نقل الحرارة.
(2) لحام الليزر: نحو ذكي وعالي الكفاءةفي لحام الألومنيوم سائل البرد السائل ، تواجه العمليات التقليدية تحديات مثل الانعكاسية العالية ، وصعوبة في اختراق طبقات الأكسيد ، وتشوه اللحام عالي السرعة. أطلقت Huagong Laser "معدات ذكية لحام الليزر الآلية لألواح البرد الباردة للبطارية EV" ، والتي تدمج تقنية التحكم في طاقة الشعاع وأنظمة التحكم الذكية ، وتحقيق ثلاثة عمليات اختراقات رئيسية: اللحامات العميقة المستقرة على الألومنيوم عالي الانتعاش ، وختم دقيق لقنوات الدقيقة ، وأكثر من 40 ٪ في موزع اللحام.
(3) عملية التعبئة المركبة: تآزر الانتشار الخفيف والحراريلتلبية متطلبات الوزن الخفيفة المتطورة للفضاء والفضاء المتطرف ، أصبحت لوحات البرد السائل المركبة اتجاهًا جديدًا. يتأرجح Si'an Fusion Materials Technology من الغلاف المعدني لتشكيل تجويف رفيع الجدران ، ويملأه بمزيج من مسحوق الموصلية الحرارية العالية (الكثافة <2.0 جم / cm³) والوثق ، ثم الضغط الساخن ولحام لوحة الختم السفلية. يقلل هذا التصميم من وزن اللوحة الباردة السائلة بنسبة 30 ٪ ، مع الحفاظ على الموصلية الحرارية العالية ، وتلبية متطلبات التبريد لوحدات البطارية الكبيرة.
2. اللوحة الباردة المباشرة: "رائد تبديد الحرارة"
على عكس اللوحات الباردة السائلة ، تقوم الألواح الباردة المباشرة بالحرارة عن طريق الاتصال مباشرة بسطح البطارية.
يتم وضع الألواح الباردة المباشرة بشكل عام في أسفل وحدة البطارية. أثناء تدفق المبرد عبر اللوحة الباردة المباشرة ، يمتص تغيير الطور الحرارة ، ويحمل الحرارة الناتجة عن البطارية.لا تتطلب ألواح البرد المباشرة نظام تدوير سائل التبريد ، وله بنية أبسط ، وتستجيب بشكل أسرع ، ويمكن أن تقلل بسرعة من درجة الحرارة المحلية للبطارية في وقت قصير.
لوحة باردة مباشرة مسطحة: مصنوعة من مواد الموصلية الحرارية العالية ، مع سطح ناعم ومسطح يمكن أن يناسب وحدة البطارية بشكل وثيق. مناسبة لحزم البطارية مع الهياكل العادية.
صفيحة باردة مباشرة على شكل:مخصص وفقًا لشكل وحدة البطارية ، يمكن أن يناسب أسطح البطارية غير المنتظمة ، مما يضمن أن كل خلية تتلقى تبريدًا فعالًا. يستخدم على نطاق واسع في تصميمات البطارية الشخصية.
عملية التصنيع: الملاءمة الدقيقة هي المفتاح
يكمن جوهر تصنيع الألواح الباردة المباشرة في اختيار المواد ودقة المعالجة.عادة ما يتم استخدام سبيكة الألمنيوم عالية النقاء أو النحاس مع الموصلية الحرارية الممتازة ، ويتم تطبيق تصنيع CNC ، قطع الليزر ، وعمليات أخرى لإنشاء أشكال تتطابق تمامًا مع البطارية. المعالجة السطحية مهمة جدا. بعد التنقل أو الطلاء ، يتم تحسين مقاومة التآكل والتوصيل الحراري للوحة الباردة المباشرة.
ملخص
نظرًا لأن "التحكم النشط في درجة الحرارة" يصبح جوهر الترقيات التقنية ، فإن "الهياكل المركبة" تضع متطلبات أعلى على التصنيع ، وإيجاد مسار التكنولوجيا المناسب ، وتحسين عمليات الإنتاج ، وموازنة التكلفة مع الأداء ، أصبح تحديًا يجب أن يواجهه كل ممارس.
