Con la trasformazione della struttura energetica globale e il miglioramento della consapevolezza della protezione ambientale, i veicoli elettrici sono diventati un’importante direzione di sviluppo dell’industria automobilistica. Essendo il "cuore" dei veicoli elettrici, le prestazioni e la durata delle batterie influiscono direttamente sulle prestazioni e sull'affidabilità dell'intero veicolo.
In questo contesto, l’importanza dei sistemi di gestione termica delle batterie è diventata sempre più importante e la tecnologia di raffreddamento a liquido, in quanto metodo efficiente di dissipazione del calore, è diventata una delle tecnologie chiave per migliorare le prestazioni dei veicoli elettrici. Sta affrontando la duplice sfida del progresso tecnologico e del controllo dei costi ed è gradualmente diventata un punto caldo della ricerca nel settore.
La tecnologia di raffreddamento a liquido si riferisce alla circolazione di mezzi liquidi (come acqua, soluzione di glicole etilenico, ecc.) per rimuovere il calore generato dalla batteria, mantenendo così la batteria in funzione entro un intervallo di temperatura adeguato. Questa tecnologia è particolarmente importante nei veicoli elettrici ad alte prestazioni perché può prolungare efficacemente la durata della batteria, migliorare la densità energetica e l’efficienza di ricarica.
Rispetto ai tradizionali sistemi di raffreddamento ad aria, i sistemi di raffreddamento a liquido presentano i vantaggi di una maggiore efficienza di conduzione del calore, dimensioni e peso ridotti e minore rumorosità.
La progettazione e la produzione di sistemi di raffreddamento a liquido è un progetto completo che richiede agli ingegneri conoscenze e competenze interdisciplinari, nonché una profonda comprensione di nuovi materiali, nuovi processi e nuove tecnologie. Le molteplici tecnologie chiave coinvolte includono ma non sono limitate a:
01 Progettazione del canale di flusso
Il design del canale di flusso è il cuore del sistema di raffreddamento a liquido e influenza direttamente le caratteristiche del flusso e l'efficienza dello scambio termico del liquido di raffreddamento. Utilizzando la tecnologia di simulazione della fluidodinamica computazionale (CFD), gli ingegneri possono simulare il flusso del refrigerante nel canale di flusso e prevedere e analizzare l'efficienza dello scambio di calore. In combinazione con il metodo di ottimizzazione della topologia strutturale, è possibile trovare la geometria ottimale del canale di flusso per ottenere una maggiore conduttività termica e una minore resistenza ai fluidi.
02 Scelta del materiale
La scelta dei materiali ha un impatto diretto sulle prestazioni del sistema di raffreddamento a liquido. Di solito, le piastre di raffreddamento a liquido scelgono materiali metallici con elevata conduttività termica come alluminio o rame, che possono condurre efficacemente il calore dalla fonte di calore e portarlo via rapidamente attraverso il liquido di raffreddamento. Tuttavia, oltre alla conduttività termica, anche la resistenza alla corrosione e la resistenza meccanica del materiale sono fattori da considerare nella progettazione. Queste caratteristiche garantiscono che il sistema di raffreddamento a liquido possa mantenere stabilità e affidabilità a lungo termine in vari ambienti di lavoro.
03 Pompa e Radiatore
La pompa e il radiatore sono il "cuore" e il "polmone" del sistema di raffreddamento a liquido. Insieme mantengono la circolazione del liquido di raffreddamento e la dissipazione del calore. Essendo la "fonte di energia" del sistema di raffreddamento a liquido, la chiave per la scelta della pompa risiede nella sua efficienza e affidabilità. È necessario garantire che possa fornire una portata stabile in varie condizioni di lavoro. La progettazione del radiatore deve considerare il rapporto costo-efficacia garantendo al contempo prestazioni di dissipazione del calore per ottenere il miglior rapporto costo-efficacia.
04 Strategia di controllo
La strategia di controllo è fondamentale per il funzionamento efficace del sistema di raffreddamento a liquido. Attraverso precisi algoritmi di controllo, la portata del liquido di raffreddamento e i parametri di funzionamento del radiatore possono essere regolati dinamicamente in base alla temperatura effettiva e allo stato di funzionamento della fonte di calore, garantendo così che la temperatura della batteria o di altri componenti chiave sia stabile all'interno l'intervallo di funzionamento ottimale per evitare il surriscaldamento o il raffreddamento eccessivo.
05 Processo di produzione
L'avanzamento del processo di produzione influisce direttamente sulle prestazioni e sull'affidabilità del sistema di raffreddamento a liquido. L'uso della tecnologia di stampa 3D e della tecnologia di elaborazione a microcanali può ottenere una produzione di precisione di piastre di raffreddamento a liquido. Queste tecnologie rendono più precise le dimensioni e la forma del canale di flusso, migliorando così la compattezza e l’efficienza di dissipazione del calore dell’intero sistema. Allo stesso tempo, i processi di produzione avanzati aiutano anche a ridurre i difetti di produzione e a migliorare la consistenza e l’affidabilità del prodotto.
Attualmente, molti marchi di veicoli elettrici di fascia alta hanno iniziato ad adottare sistemi di raffreddamento a liquido, come Porsche e Audi, mentre i modelli S e Model X di Tesla utilizzano sistemi di batterie con raffreddamento a liquido, che raggiungono un'efficiente gestione termica attraverso piastre di raffreddamento e sistemi di circolazione del liquido di raffreddamento integrati. nel pacco batteria.
