Con la transformación de la estructura energética global y la mejora de la conciencia sobre la protección del medio ambiente, los vehículos eléctricos se han convertido en una importante dirección de desarrollo de la industria automotriz. Como "corazón" de los vehículos eléctricos, el rendimiento y la vida útil de las baterías afectan directamente el rendimiento y la confiabilidad de todo el vehículo.
En este contexto, la importancia de los sistemas de gestión térmica de las baterías se ha vuelto cada vez más destacada, y la tecnología de refrigeración líquida, como uno de los métodos eficientes de disipación de calor, se ha convertido en una de las tecnologías clave para mejorar el rendimiento de los vehículos eléctricos. Se enfrenta al doble desafío del progreso tecnológico y el control de costos, y gradualmente se ha convertido en un punto de investigación en la industria.
La tecnología de refrigeración líquida se refiere a la circulación de medios líquidos (como agua, solución de etilenglicol, etc.) para eliminar el calor generado por la batería, manteniendo así la batería funcionando dentro de un rango de temperatura adecuado. Esta tecnología es particularmente importante en los vehículos eléctricos de alto rendimiento porque puede extender efectivamente la vida útil de la batería, mejorar la densidad de energía y la eficiencia de carga.
En comparación con los sistemas tradicionales de refrigeración por aire, los sistemas de refrigeración líquida tienen las ventajas de una mayor eficiencia de conducción del calor, un tamaño y peso más pequeños y un menor ruido.
El diseño y fabricación de sistemas de refrigeración líquida es un proyecto integral que requiere que los ingenieros tengan conocimientos y habilidades interdisciplinares, así como un conocimiento profundo de nuevos materiales, nuevos procesos y nuevas tecnologías. Las múltiples tecnologías clave involucradas incluyen, entre otras:
01 Diseño del canal de flujo
El diseño del canal de flujo es el núcleo del sistema de refrigeración líquida y afecta directamente las características del flujo y la eficiencia del intercambio de calor del refrigerante. Al utilizar la tecnología de simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD), los ingenieros pueden simular el flujo de refrigerante en el canal de flujo y predecir y analizar la eficiencia del intercambio de calor. Combinado con el método de optimización de la topología estructural, se puede encontrar la geometría óptima del canal de flujo para lograr una mayor conductividad térmica y una menor resistencia al fluido.
02 Selección de materiales
La elección de los materiales tiene un impacto directo en el rendimiento del sistema de refrigeración líquida. Por lo general, las placas de refrigeración líquida elegirán materiales metálicos con alta conductividad térmica, como aluminio o cobre, que pueden conducir eficazmente el calor de la fuente de calor y eliminarlo rápidamente a través del refrigerante. Sin embargo, además de la conductividad térmica, la resistencia a la corrosión y la resistencia mecánica del material también son factores que deben considerarse en el diseño. Estas características garantizan que el sistema de refrigeración líquida pueda mantener estabilidad y confiabilidad a largo plazo en diversos entornos de trabajo.
03 Bomba y Radiador
La bomba y el radiador son el "corazón" y los "pulmones" del sistema de refrigeración líquida. Juntos mantienen la circulación del refrigerante y la disipación del calor. Como "fuente de energía" del sistema de refrigeración líquida, la clave para la selección de la bomba reside en su eficiencia y fiabilidad. Debe garantizar que pueda proporcionar un caudal estable en diversas condiciones de trabajo. El diseño del radiador debe considerar la rentabilidad y al mismo tiempo garantizar el rendimiento de disipación de calor para lograr la mejor rentabilidad.
04 Estrategia de control
La estrategia de control es crucial para el funcionamiento eficaz del sistema de refrigeración líquida. A través de algoritmos de control precisos, el caudal del refrigerante y los parámetros de funcionamiento del radiador se pueden ajustar dinámicamente de acuerdo con la temperatura real y el estado de funcionamiento de la fuente de calor, asegurando así que la temperatura de la batería u otros componentes clave sea estable dentro de el rango de trabajo óptimo para evitar el sobrecalentamiento o el enfriamiento excesivo.
05 Proceso de Fabricación
El avance del proceso de fabricación afecta directamente el rendimiento y la confiabilidad del sistema de refrigeración líquida. El uso de tecnología de impresión 3D y tecnología de procesamiento de microcanales puede lograr una fabricación precisa de placas de refrigeración líquida. Estas tecnologías hacen que el tamaño y la forma del canal de flujo sean más precisos, mejorando así la compacidad y la eficiencia de disipación de calor de todo el sistema. Al mismo tiempo, los procesos de fabricación avanzados también ayudan a reducir los defectos de fabricación y mejorar la consistencia y confiabilidad del producto.
En la actualidad, muchas marcas de vehículos eléctricos de alta gama han comenzado a adoptar sistemas de refrigeración líquida, como Porsche y Audi, y los Model S y Model X de Tesla utilizan sistemas de baterías de refrigeración líquida, que consiguen una gestión térmica eficiente mediante placas de refrigeración y sistemas de circulación de refrigerante integrados. en el paquete de baterías.
