۱. سیستمهای مدیریت حرارتی باتریهای قدرت
باتری خودرو به عنوان منبع انرژی برای خودروهای الکتریکی عمل میکند. در طول فرآیندهای شارژ و دشارژ، خود باتری مقدار مشخصی گرما تولید میکند که منجر به افزایش دما میشود. افزایش دما به نوبه خود بر پارامترهای عملیاتی متعددی از باتری - مانند مقاومت داخلی، ولتاژ، وضعیت شارژ (SOC)، ظرفیت موجود، راندمان شارژ و دشارژ و طول عمر کلی باتری - تأثیر میگذارد. علاوه بر این، اثرات حرارتی درون باتری میتواند بر عملکرد و چرخه عمر کل خودرو تأثیر منفی بگذارد. در نتیجه، مدیریت حرارتی مؤثر برای بهینهسازی عملکرد باتری، افزایش طول عمر آن و در نهایت به حداکثر رساندن برد رانندگی خودرو بسیار مهم است.سیستم مدیریت حرارتی باتری (BTMS)یک جزء جداییناپذیر از سیستم باتری خودرو است. این فناوری پیشرفتهای است که برای افزایش عملکرد کلی باتری با پرداختن به مسائلی مانند فرار حرارتی یا اتلاف گرمای بیش از حد که هنگام کار باتریها در شرایط دمایی شدید (چه خیلی بالا و چه خیلی پایین) ایجاد میشود، طراحی شده است. بر اساس محدوده دمای عملیاتی بهینه باتری خاص - و با توجه به تأثیر دما بر عملکرد باتری، و همچنین ویژگیهای الکتروشیمیایی منحصر به فرد باتری و مکانیسمهای تولید گرما -بی تی ام اساز طریق طراحی منطقی ایجاد میشود. این طراحی بر پایه یک بنیان چند رشتهای شامل علم مواد، الکتروشیمی، انتقال حرارت و دینامیک مولکولی بنا شده است. سیستمهای مختلف مدیریت حرارتی از نظر ساختار اجزا، وزن، هزینه و استراتژیهای کنترل متفاوت هستند؛ این تغییرات منجر به سطوح متمایزی از عملکرد حاصل از هر سیستم خاص میشود.
۲. زنجیره صنعت سیستم مدیریت حرارتی باتریهای قدرت
یک سیستم مدیریت حرارتی باتری برق در درجه اول از دستگاههای نظارت بر دما، یک سیستم خنککننده، یک سیستم گرمایش و یک واحد کنترل تشکیل شده است. بخش بالادستی زنجیره صنعت BTMS شامل مواد اولیه - مانند آلومینیوم، مواد رسانای حرارتی، گرانولهای پلاستیکی، خنککنندهها، درزگیرها و چسبها - و همچنین اجزای مختلفی از جمله حسگرهای حرارتی است.عناصر PTC، صفحات سرد، کولرها،بخاریهای HV,کمپرسورهای هوای برقی، فنهای الکترونیکی و شیرهای انبساط. بخش میاندستی بر ادغام سیستمهای مدیریت حرارتی باتریهای قدرت تمرکز دارد. تولیدکنندگان در این بخش، راهحلهای مدیریت حرارتی سفارشی متناسب با ویژگیهای خاص بستههای باتری برندهای مختلف خودرو - از جمله اندازه، وزن، محل قرارگیری و الزامات عملکردی آنها - را طراحی و توسعه میدهند و متعاقباً پردازش و مونتاژ قطعات را برای تولید سیستمهای مدیریت حرارتی کاملاً یکپارچه انجام میدهند. بخش پاییندستی زنجیره صنعت شامل وسایل نقلیه انرژی جدید است که شامل خودروهای سواری و وسایل نقلیه تجاری میشود.
۳. وضعیت فعلی توسعه سیستم مدیریت حرارتی باتریهای قدرت
مدیریت حرارتی خودرو شامل یک رویکرد جامع برای هماهنگی، بهینهسازی و کنترل تعامل بین اجزا و زیرسیستمهای مختلف خودرو - مانند موتور، تهویه مطبوع، باتری و موتور الکتریکی - از منظر کل خودرو است. هدف آن حل مؤثر مسائل حرارتی در سطح خودرو، اطمینان از عملکرد هر ماژول عملکردی در محدوده دمایی بهینه خود و در نتیجه افزایش مصرف سوخت و عملکرد دینامیکی خودرو و در عین حال تضمین عملکرد ایمن است. سیستمهای مدیریت حرارتی برای خودروهای انرژی نو (NEVs) از سیستمهای خودروهای سوختی سنتی تکامل یافتهاند. آنها عناصر مشترک موجود در سیستمهای مرسوم - مانند خنککننده موتور و تهویه مطبوع - را در خود جای دادهاند، در حالی که سیستمهای خنککننده را برای اجزای جدید مخصوص NEVها، از جمله باتری، موتور الکتریکی و واحدهای کنترل الکترونیکی، اضافه کردهاند. در سالهای اخیر، کشور من به شدت توسعه صنایع مرتبط با NEVها را ترویج داده و مجموعهای از سیاستهای حمایتی فشرده را برای این بخش صادر کرده است. با ادامه گسترش صنعت NEV، بازار سیستم مدیریت حرارتی - یک حلقه جداییناپذیر در زنجیره تأمین NEV - فرصتهای جدیدی را برای رشد به ارمغان آورده است. در سال ۲۰۲۴، اندازه بازار سیستمهای مدیریت حرارتی در مونتاژ کامل خودروهای NEV به ۵۴.۳۹۸ میلیارد یوان رسید که نشاندهنده رشد سالانه ۲۱.۳۲ درصدی است.
مدیریت حرارتی خودروهای NEV در درجه اول شامل چهار جزء کلیدی است: سیستم مدیریت حرارتی باتری، سیستم تهویه مطبوع خودرو، سیستم خنککننده موتور الکتریکی و کنترلهای الکترونیکی و سیستم خنککننده کاهنده. در میان این اجزا، سیستم مدیریت حرارتی باتری خودروهای NEV به طور خاص برای تنظیم دمای باتری و به حداقل رساندن اختلاف دما بین گرمترین و خنکترین نقاط درون بسته باتری طراحی شده است. این امر تضمین میکند که باتری خودرو در محدوده دمای عملیاتی بهینه خود باقی بماند و در نتیجه عملکرد شارژ و دشارژ، ایمنی و طول عمر آن حفظ شود، در حالی که همزمان خطر احتراق خود به خودی ناشی از گرمای بیش از حد باتری در خودروهای NEV را کاهش میدهد. با افزایش نرخ نفوذ بازار خودروهای NEV، تقاضا برای پشتیبانی از سیستمهای مدیریت حرارتی باتری خودرو نیز به طور متناسب در حال گسترش است. در سال 2024، تقاضای بازار برای سیستمهای مدیریت حرارتی باتری خودرو در کشور من به 3.6795 میلیون دستگاه رسید.
۴. تحلیل روندهای توسعه در صنعت مدیریت حرارتی باتریهای برق چین
در آینده، فناوری مدیریت حرارتی باتریهای برق به سمت بهرهوری بیشتر، ایمنی بیشتر و پایداری زیستمحیطی بیشتر تکامل خواهد یافت. از یک سو، با گسترش سریع بازار خودروهای انرژی نو (NEV)، انتظارات کاربران در مورد برد، قابلیتهای شارژ سریع، ایمنی و طول عمر به طور مداوم در حال افزایش است - که استانداردهای عملکرد بالاتری را از باتریهای برق طلب میکند. در نتیجه، سیستمهای مدیریت حرارتی باتریهای برق در آینده به طور فزایندهای به حسگرها و الگوریتمهای پیشرفته برای دستیابی به کنترل دقیق و مدیریت پیشبینیکننده دمای سلولهای باتری متکی خواهند بود. با ادغام فناوریهای اینترنت اشیا و کلانداده، این سیستمها وضعیت عملیاتی بستههای باتری را در زمان واقعی رصد میکنند و امکان تشخیص و حل به موقع مشکلات احتمالی بیش از حد گرم شدن یا بیش از حد سرد شدن را فراهم میکنند و در نتیجه به طور مؤثر طول عمر باتری را افزایش داده و پایداری و قابلیت اطمینان کلی سیستم را افزایش میدهند. از سوی دیگر، معرفی فناوریهای باتری با کارایی بالا - مانند سلولهای استوانهای بزرگ - مستلزم بهینهسازی هدفمند سیستمهای مدیریت حرارتی است. در آینده، سیستمهای مدیریت حرارتی باتریهای برق کشور من، مواد دفع حرارت کارآمدتر و طرحهای ساختاری - مانند خنککننده مایع یا مواد تغییر فاز - را در خود جای خواهند داد تا دمای باتری را به طور مؤثرتری کاهش دهند، خطر فرار حرارتی را کاهش دهند و عملکرد ایمنی کلی خودرو را تقویت کنند. علاوه بر این، سیستمهای مدیریت حرارتی آینده تأکید بیشتری بر توسعه پایدار خواهند داشت. مواد جدید سازگار با محیط زیست - مانند پلیمرهای زیستی و نانومواد معدنی - به تدریج در این سیستمها ادغام میشوند تا ضمن حفظ استانداردهای عملکرد بالا، تأثیرات زیستمحیطی را به حداقل برسانند. علاوه بر این، با پیشرفت مداوم فناوریهای باتری با چگالی انرژی بالا، سیستمهای مدیریت حرارتی باید تنظیمات و بهینهسازیهای مربوطه را انجام دهند تا اطمینان حاصل شود که افزایش چگالی انرژی به قیمت ایمنی و پایداری حاصل نمیشود. این امر مستلزم آن است که طراحی سیستمهای مدیریت حرارتی به طور کامل خواص ترموفیزیکی و پایداری شیمیایی مواد باتری را در نظر بگیرد و در نتیجه عملکرد طولانی مدت و قابل اعتماد کل سیستم را تضمین کند.
زمان ارسال: ۲۷ آوریل ۲۰۲۶
