مع النمو المستمر لاختراق مركبات الطاقة الجديدة عالميًا والتطور واسع النطاق لصناعة تخزين الطاقة، فإن نظام الإدارة الحرارية للبطارية، باعتباره الوحدة الأساسية لضمان السلامة وعمر الدورة وأداء تفريغ الشحن لبطاريات الطاقة، يخضع لتكرار تكنولوجي سريع. باعتباره المكون الأساسي لنظام الإدارة الحرارية للتبادل الحراري بين مادة التبريد والمبرد، فإن التطور التكنولوجي لمبرد البطارية يحدد بشكل مباشر الكفاءة والموثوقية والتكلفة الإجمالية لنظام الإدارة الحرارية بأكمله. من منظور بنية نظام الإدارة الحرارية، وتصميم جسم التبادل الحراري وعملية تصنيع اللحام بالنحاس، تحدد هذه المقالة اتجاه تطوير التكنولوجيا لمنتجات المبردات في السنوات الخمس القادمة، مما يوفر مرجعًا للتخطيط التكنولوجي للمؤسسات الأولية والنهائية في الصناعة.

1. تطور البنية: من المكون المنفصل إلى الوحدة الأساسية للإدارة الحرارية كاملة النطاق

في الحلول التقليدية، يعمل المبرد فقط كمبادل حراري مستقل لوظيفة تبريد واحدة، مع دائرة تكييف هواء منفصلة ودائرة تبريد البطارية. في المستقبل، سيصبح المبرد الوحدة الأساسية لوحدة الإدارة الحرارية المتكاملة، والمتكامل بعمق مع الصمامات متعددة الاتجاهات (صمامات ذات 8 اتجاهات/12 اتجاهًا)، وجهاز استقبال السوائل ودائرة التبريد الفرعي، مما يحقق وظائف متعددة بما في ذلك تبريد البطارية، والتسخين المسبق للبطارية، واسترداد الحرارة المهدورة للمحرك، والتبادل الحراري للمقصورة:

· في وضع التبريد: يقوم المبرد بتبريد جلايكول الإيثيلين لإزالة حرارة عمل البطارية؛

· في وضع المضخة الحرارية: يستعيد الحرارة المهدرة من المحرك ووحدة التحكم الإلكترونية، ويسخن دائرة البطارية من خلال المبرد، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة لسخان PTC؛

· يقلل التصميم المتكامل من عدد خطوط الأنابيب والمفاصل ونقاط الختم، ويقلل من مخاطر تسرب النظام، ويقلل من استهلاك طاقة السيارة بنسبة 5% إلى 12%.

فيما يتعلق بمسار التكنولوجيا، سوف يتعايش حل التبريد غير المباشر مع حل التبريد/التدفئة المباشر لفترة طويلة: يتميز الحل غير المباشر (المبرد + لوحة التبريد السائلة) بسلامة عالية دون خطر تسرب غاز التبريد في حزمة البطارية، وسيظل الطريق التكنولوجي السائد لمحطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة والمركبات التجارية الثقيلة ومحطات الشحن السريع؛ يعمل حل التبريد المباشر على التخلص من المبرد ومضخة المياه الثانوية، مع هيكل نظام أبسط، ولكنه يتطلب مقاومة عالية للغاية للضغط وأداء مانع للتسرب لحزمة البطارية، وسيتم تطبيقه في بعض سيناريوهات سيارات الركاب.

2. تحسين الجسم: الترقية المنسقة لهيكل التبادل الحراري عالي الكفاءة وعملية التصنيع المتقدمة

2.1 تطور بنية قناة التدفق إلى قناة صغيرة وانخفاض الضغط المنخفض

يتميز المبرد اللوحي التقليدي بتصميم قناة تدفق واسعة، مع مشاكل توزيع التدفق غير المتساوي وضعف كفاءة التبادل الحراري المحلي. سيعتمد الجيل الجديد من المنتجات عمومًا على مشعب إلكتروني ومقطع مموج محسّن وتصميم لوحة ضيقة التباعد، مما يمكن أن يزيد من معامل نقل الحرارة بنسبة 20% إلى 35% تحت نفس الحجم. ستركز نهاية التصميم على موازنة قدرة التبادل الحراري ومقاومة التدفق الجانبي لسائل التبريد لتقليل استهلاك طاقة مضخة المياه (المصدر الأساسي لاستهلاك طاقة النظام)؛ سوف تحل الهياكل المموجة المسننة والمركبة محل التمويج المسطح التقليدي تدريجيًا، مما يعزز تأثير اضطراب السوائل، ويقلل أيضًا من مساحة التبادل الحراري المطلوبة.

2.2 التطوير المتباين للمواد وعملية اللحام بالنحاس

· المواد الأساسية: ستظل سبائك الألومنيوم 3003 هي الاختيار السائد، وسيتم تطبيق حلول الألواح المركبة المصنوعة من الفولاذ والألمنيوم تدريجيًا في سيناريوهات الطاقة العالية لتحسين درجة مقاومة الضغط ومقاومة التآكل للمنتجات؛

· عملية اللحام بالنحاس: ستستمر مبردات المركبات ذات الإنتاج الضخم في اعتماد اللحام بالنحاس في جو متحكم به من NOCOLOK، مع تكرار تقنية الألواح المركبة الخالية من التدفق لتقليل بقايا التجويف الداخلي وتحسين نظافة المنتج؛ مبردات تخزين الطاقة المتطورة والنماذج عالية الطاقة ذات درجة مقاومة الضغط العالي سوف تعتمد بشكل أكبر على عملية اللحام بالفراغ؛

· اتجاه الوزن الخفيف: على أساس تلبية متطلبات ضغط الانفجار ومقاومة ضغط التعب، يتم تقليل الوزن الإجمالي بنسبة 8٪ إلى 15٪ من خلال ترقق الزعانف/اللوحة، وسوف تتحكم نهاية التصنيع بشكل صارم في عيوب العملية مثل انتفاخ اللحام، وتمزق الزعانف وتشوه قناة التدفق.

2.3 عتبة الموثوقية التي يتم ترقيتها باستمرار

لتلبية متطلبات الشحن فائق السرعة 4C/6C والتشغيل طويل الأمد لأنظمة تخزين الطاقة، تستمر متطلبات الجودة للمبردات في الصناعة في التشديد: يتم تحسين معيار معدل التسرب المسموح به لاختبار تسرب الهيليوم بشكل مستمر؛ التحكم في شوائب التجويف الداخلي أكثر صرامة لإزالة بقايا التدفق وبقايا رقائق الألومنيوم ومنع انسداد القنوات الصغيرة. في ظل ظروف عمل سائل التبريد منخفض التوصيل، سيستمر الطلب في السوق على الطلاء المضاد للتآكل المعدل على سطح اللوحة في الارتفاع.

3. تعديل السيناريو: نطاق واسع لدرجات الحرارة وكفاءة عالية في استخدام الطاقة، مما يغطي متطلبات التطبيقات المتنوعة

· التكيف مع منصة الجهد العالي 800 فولت وسيناريوهات الشحن فائقة السرعة: في ظل ظروف الشحن السريع 4C/6C، يزيد الحمل الحراري الفوري للبطارية بشكل حاد. لن يتم تقييم المبردات فقط في ظل ظروف العمل المقدرة، ولكن سيتم التركيز على تعزيز قدرة التبريد القصوى تحت الحمل المتغير، مما يضمن أن درجة حرارة عمل الخلية مستقرة في نطاق 15 ~ 35 درجة مئوية، وفرق درجة الحرارة بين الخلايا هو 2 ~ 3 درجة مئوية، مما يضع متطلبات أعلى لاستقرار درجة حرارة الماء عند مخرج المبرد.

· دعم تشغيل المضخة الحرارية في الاتجاهين في المناطق شديدة البرودة: ستدعم المبردات التبادل الحراري في الاتجاهين، حيث تقوم بوظيفة التبريد في الصيف وتعمل كمكثف للمضخة الحرارية لتسخين البطاريات مسبقًا في الشتاء؛ ستعمل النماذج الجديدة المستقبلية على تقليل أو حتى إزالة سخانات PTC ذات الجهد العالي تدريجيًا، بالاعتماد على استعادة الحرارة المهدرة + نظام المضخة الحرارية للتدفئة، مما يحسن بشكل كبير مشكلة توهين المدى للمركبات في الشتاء الشمالي.

· دمج تقنية التبريد الحر في سيناريوهات تخزين الطاقة: عندما تكون درجة الحرارة المحيطة مناسبة في الربيع والخريف، يمكن إيقاف تشغيل الضاغط، ويمكن لبرج التبريد/الهواء الخارجي تبريد جلايكول الإيثيلين مباشرة، مما يحقق توفير الطاقة بنسبة تزيد عن 30% عند إيقاف تشغيل الضاغط. سيتم تجهيز مبردات تخزين الطاقة عمومًا بهيكل تبديل أوتوماتيكي مزدوج الدائرة.

4. تكرار الاتجاه: التوافق مع المبردات الخضراء والإدارة الحرارية النشطة بالذكاء الاصطناعي

4.1 يؤدي تكرار غاز التبريد الأخضر إلى ترقية تصميم الضغط

· مجال مركبات الركاب: سيتم التخلص التدريجي من R134a، وسيتم نشر R1234yf بسرعة، وسيتم نشر نظام المضخة الحرارية عبر الحرج CO₂ (R744) على المدى الطويل؛ ضغط العمل لنظام ثاني أكسيد الكربون أعلى بكثير من ضغط المبردات التقليدية، مما سيعزز الترقية الشاملة لهيكل لوحة المبرد، وقوة اللحام ومعايير مقاومة الضغط؛

· مجال التبريد الصناعي لتخزين الطاقة: سيتم استخدام المبردات ذات القدرة المنخفضة على إحداث الاحترار العالمي مثل R513A وR1234ze لاستبدال سوائل العمل التقليدية ذات القدرة العالية على إحداث الاحترار العالمي؛

· الاتجاه العام للصناعة: ستحتفظ جميع منتجات المبردات المطورة حديثًا بهامش التصميم لتوافق مادة التبريد الجديدة في مرحلة التصميم الهيكلي لتلبية متطلبات تكرار مادة التبريد.

4.2 الترقية من التحكم السلبي في درجة الحرارة إلى الإدارة الحرارية النشطة المدعومة بالذكاء الاصطناعي

منطق التحكم التقليدي هو أن المبرد يبدأ بالتبريد بشكل سلبي بعد ارتفاع درجة حرارة البطارية. سيجمع حل الجيل التالي بين بيانات بطارية BMS، وظروف طريق الملاحة، وقوة الشحن، ودرجة الحرارة المحيطة وغيرها من المعالم، والتنبؤ بتوليد حرارة البطارية مسبقًا من خلال خوارزمية الذكاء الاصطناعي، وضبط حمل المبرد بشكل فعال؛ على سبيل المثال، قم بتبريد البطارية مسبقًا إلى درجة الحرارة المثالية قبل وصول السيارة إلى محطة الشحن لتجنب تقييد الطاقة أثناء الشحن السريع. في الوقت نفسه، سيتم تطبيق تقنية التوأم الرقمي والتشخيص الذاتي للأخطاء للتنبؤ بقياس الحجم، والانسداد الداخلي، والتسرب الجزئي وغيرها من المشكلات مقدمًا من خلال مراقبة فرق درجة الحرارة ومعلمات فرق الضغط عند مدخل ومخرج المبادل الحراري، وتحقيق الصيانة التنبؤية للمعدات.

5. تمايز المسار: التطوير المتمايز لسيناريوهات تخزين المركبات والطاقة

المسار 1: مبرد مركبات الركاب بالطاقة الجديدة

اتجاهات التطوير الأساسية هي التصغير، والتكامل العالي، والنموذجية، والإنتاج الضخم، وخفض التكاليف المستمر؛ تركز المنافسة في السوق على الحجم الصغير، ومستوى الوزن الخفيف، وتصميم مقاومة التدفق المنخفض، والقدرة على التكيف مع نظام المضخة الحرارية للمركبة؛ ستركز نهاية التصنيع على اللحام المستمر NOCOLOK الأوتوماتيكي، والتنظيف الدقيق عالي الكفاءة، والفحص الكامل لضيق الهواء عبر الإنترنت وغيرها من العمليات.

المسار 2: وحدة التبريد لمحطة توليد الطاقة لتخزين الطاقة / الشاحنات الثقيلة / محطة الشحن فائقة السرعة

اتجاهات التطوير الأساسية هي الوحدات النمطية عالية الطاقة، والتحكم العنقودي متعدد الوحدات، وتصميم عمر الخدمة الطويل من 10 إلى 15 عامًا، ودرجة حماية البيئة العالية؛ من خلال استهداف ظروف العمل ذات درجات الحرارة المرتفعة في الهواء الطلق، والغبار الرملي والفرق الكبير في درجات الحرارة بين النهار والليل، سيتم تعزيز مقاومة التآكل ومقاومة التحجيم للمبادل الحراري؛ سيتم تجهيز المنتجات بوظائف خاصة مثل التبريد الحر، والتحكم المستقل في درجة حرارة المنطقة لمجموعات البطاريات المتعددة، واستعادة الحرارة المهدرة (التدفئة/إمدادات المياه الساخنة المحلية).

6. توقعات الصناعة: تعايش التحديات والفرص

تحديات الصناعة الأساسية

ستواجه صناعة المبردات أربعة تحديات أساسية في السنوات الخمس المقبلة: أولاً، سيؤدي التوازن بين الأداء والتكلفة وتصميم القنوات الصغيرة والهيكل عالي الضغط إلى زيادة تكاليف المواد والتصنيع؛ ثانيًا، الطلب على التوافق مع ظروف العمل المتعددة، تحتاج المنتجات إلى تلبية متطلبات التبادل الحراري ثنائي الاتجاه للتبريد الشديد في الصيف وتسخين المضخات الحرارية في الشتاء؛ ثالثًا، يتم زيادة عتبة جودة التصنيع، وتستمر متطلبات نظافة التجويف الداخلي واتساق اللحام وموثوقية إجهاد الضغط على المدى الطويل في التشديد؛ رابعاً، يؤدي التكرار المتسارع لغازات التبريد إلى تعزيز التحديثات السريعة للمنتج، مما يزيد من ضغط الاستثمار في البحث والتطوير على الشركات.

فرص سلسلة الصناعة

بالنسبة لمؤسسات مكونات الإدارة الحرارية ومعدات التصنيع، تتركز الفرص الأساسية في خمسة اتجاهات:

1. تحسين عملية اللحام بالنحاس لمبردات الصفائح/الصفائح، واختراق تقنية التحكم في العيوب في NOCOLOK والنحاس الفراغي؛

2. تطوير هياكل جديدة لقنوات التدفق المموجة مع انخفاض الضغط المنخفض وتوحيد درجة الحرارة العالية؛

3. تعزيز التحقق من التطبيقات الهندسية لألواح التبادل الحراري المركبة من الفولاذ والألمنيوم في سيناريوهات المبردات عالية الطاقة؛

4. إنشاء نظام إدارة موحد للعملية الكاملة لنظافة التجويف الداخلي واختبار تسرب الهيليوم؛

5. نشر خطوط إنتاج مزدوجة في الوقت نفسه من مبردات سيارات الركاب الصغيرة والمبادلات الحرارية لتخزين الطاقة عالية الطاقة لتغطية المسارين عاليي النمو.

بشكل عام، في السنوات الخمس المقبلة، سيتم ترقية المبرد من مبادل حراري واحد لسائل التبريد إلى مركز الطاقة للإدارة الحرارية كاملة النطاق لأنظمة تخزين الطاقة/المركبة، وسيستمر في التطور نحو تكامل المضخة الحرارية المتكاملة، وقناة صغيرة عالية الكفاءة وخفيفة الوزن، وتبادل حراري واسع النطاق لدرجات الحرارة في الاتجاهين، وتوافق المبردات الخضراء، والتحكم التنبؤي الذكي بالذكاء الاصطناعي؛ ستركز نهاية التصنيع على اختراق اختناقات العملية الأساسية مثل إنتاجية اللحام بالنحاس، ونظافة التجويف الداخلي، والهيكل خفيف الوزن المقاوم للضغط. ستشكل مسارات تخزين المركبات والطاقة تكنولوجيا وأنظمة منتجات مختلفة.

كشركة مصنعة تركز على المعالجة الحرارية الصناعية ومعدات التنظيف الدقيقة، ستستمر شركتنا في اتباع اتجاه التكرار التكنولوجي لمكونات الإدارة الحرارية الأساسية مثل المبردات، وتزويد العملاء بحلول تصنيع كاملة مثل أفران اللحام المحمية بالنيتروجين، وخطوط تنظيف الأجزاء الدقيقة، ومعدات الرش والتجفيف المستمر المتكيفة مع متطلبات منتجات الجيل التالي، والعمل مع شركاء سلسلة الصناعة لتعزيز التطوير عالي الجودة لصناعة الإدارة الحرارية.

الكلمات المفتاحية: مبرد البطارية؛ مبرد الإدارة الحرارية للبطارية؛ مبادل حراري للوحة؛ NOCOLOK مختلط؛ فراغ مختلط. تبريد سائل لتخزين الطاقة؛ شحن فائق السرعة

شركة Yancheng Suwen Machinery Co., Ltd.: خط الإنتاج المستمر لإزالة الشحوم الحرارية والطلاء المسبق التدفق

التطبيق: يستخدم بشكل أساسي في عملية رش صفائح الألمنيوم مثل الألواح الباردة لبطارية السيارة ذات الطاقة الجديدة ومبردات البطارية لضمان أداء اللحام بالنحاس.

التركيب الأساسي: يتكون من قسم التحميل، قسم إزالة الشحوم والتسخين، قسم رش التدفق، قسم التفريغ المبرد بالهواء، نظام التبادل الحراري، نظام تفريغ التدفق ونظام التحكم الكهربائي.

موجز العملية: التحميل اليدوي ← فرن إزالة الشحوم الحراري (إزالة الشحوم) ← رش التدفق الساخن ← التجفيف ← تبريد الهواء المحيط ← التفريغ اليدوي