Với sự chuyển đổi cơ cấu năng lượng toàn cầu và nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường, xe điện đã trở thành hướng phát triển quan trọng của ngành công nghiệp ô tô. Là “trái tim” của xe điện, hiệu suất và tuổi thọ của pin ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ tin cậy của toàn bộ xe.
Trong bối cảnh này, tầm quan trọng của hệ thống quản lý nhiệt pin ngày càng trở nên nổi bật và công nghệ làm mát bằng chất lỏng, một trong những phương pháp tản nhiệt hiệu quả, đã trở thành một trong những công nghệ chủ chốt để cải thiện hiệu suất của xe điện. Nó đang phải đối mặt với những thách thức kép về tiến bộ công nghệ và kiểm soát chi phí, và dần dần trở thành điểm nóng nghiên cứu trong ngành.
Công nghệ làm mát bằng chất lỏng đề cập đến sự lưu thông của môi trường chất lỏng (như nước, dung dịch ethylene glycol, v.v.) để loại bỏ nhiệt do pin tạo ra, từ đó duy trì pin hoạt động trong phạm vi nhiệt độ phù hợp. Công nghệ này đặc biệt quan trọng đối với xe điện hiệu suất cao vì nó có thể kéo dài tuổi thọ pin, cải thiện mật độ năng lượng và hiệu quả sạc một cách hiệu quả.
So với hệ thống làm mát không khí truyền thống, hệ thống làm mát bằng chất lỏng có ưu điểm là hiệu suất dẫn nhiệt cao hơn, kích thước và trọng lượng nhỏ hơn cũng như độ ồn thấp hơn.
Thiết kế và sản xuất hệ thống làm mát bằng chất lỏng là một dự án toàn diện đòi hỏi các kỹ sư phải có kiến thức và kỹ năng liên ngành cũng như hiểu biết sâu sắc về vật liệu mới, quy trình mới và công nghệ mới. Nhiều công nghệ chính liên quan bao gồm nhưng không giới hạn ở:
01 Thiết kế kênh dòng chảy
Thiết kế kênh dòng chảy là cốt lõi của hệ thống làm mát bằng chất lỏng và ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính dòng chảy và hiệu suất trao đổi nhiệt của chất làm mát. Bằng cách sử dụng công nghệ mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD), các kỹ sư có thể mô phỏng dòng chất làm mát trong kênh dòng chảy, đồng thời dự đoán và phân tích hiệu suất trao đổi nhiệt. Kết hợp với phương pháp tối ưu hóa cấu trúc liên kết, hình dạng kênh dòng chảy tối ưu có thể được tìm thấy để đạt được độ dẫn nhiệt cao hơn và khả năng cản chất lỏng thấp hơn.
02 Lựa chọn chất liệu
Việc lựa chọn vật liệu có tác động trực tiếp đến hiệu suất của hệ thống làm mát bằng chất lỏng. Thông thường, tấm làm mát bằng chất lỏng sẽ chọn những vật liệu kim loại có tính dẫn nhiệt cao như nhôm hoặc đồng, có khả năng dẫn nhiệt hiệu quả từ nguồn nhiệt và nhanh chóng đưa nhiệt đi qua bộ làm mát. Tuy nhiên, ngoài khả năng dẫn nhiệt thì khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học của vật liệu cũng là những yếu tố phải được quan tâm trong thiết kế. Những đặc điểm này đảm bảo rằng hệ thống làm mát bằng chất lỏng có thể duy trì độ ổn định và độ tin cậy lâu dài trong nhiều môi trường làm việc khác nhau.
03 Máy bơm và tản nhiệt
Máy bơm và bộ tản nhiệt là "trái tim" và "lá phổi" của hệ thống làm mát bằng chất lỏng. Cùng nhau, chúng duy trì sự lưu thông của chất làm mát và tản nhiệt. Là "nguồn năng lượng" của hệ thống làm mát bằng chất lỏng, chìa khóa để lựa chọn máy bơm nằm ở hiệu quả và độ tin cậy của nó. Nó cần đảm bảo rằng nó có thể cung cấp tốc độ dòng chảy ổn định trong các điều kiện làm việc khác nhau. Thiết kế của bộ tản nhiệt cần tính đến hiệu quả chi phí đồng thời đảm bảo hiệu suất tản nhiệt để đạt được hiệu quả chi phí tốt nhất.
04 Chiến lược kiểm soát
Chiến lược điều khiển rất quan trọng để hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoạt động hiệu quả. Thông qua các thuật toán điều khiển chính xác, tốc độ dòng chất làm mát và các thông số làm việc của bộ tản nhiệt có thể được điều chỉnh linh hoạt theo nhiệt độ thực tế và trạng thái làm việc của nguồn nhiệt, từ đó đảm bảo nhiệt độ của pin hoặc các bộ phận quan trọng khác ổn định trong vòng phạm vi làm việc tối ưu để tránh quá nhiệt hoặc quá lạnh.
05 Quy Trình Sản Xuất
Sự tiến bộ của quy trình sản xuất ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống làm mát bằng chất lỏng. Việc sử dụng công nghệ in 3D và công nghệ xử lý vi kênh có thể đạt được độ chính xác trong việc sản xuất các tấm làm mát bằng chất lỏng. Những công nghệ này làm cho kích thước và hình dạng của kênh dòng chảy chính xác hơn, từ đó cải thiện độ nén và hiệu quả tản nhiệt của toàn bộ hệ thống. Đồng thời, quy trình sản xuất tiên tiến cũng giúp giảm thiểu khuyết tật trong sản xuất và cải thiện tính nhất quán cũng như độ tin cậy của sản phẩm.
Hiện tại, nhiều thương hiệu xe điện cao cấp đã bắt đầu áp dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng, chẳng hạn như Porsche và Audi, còn Model S và Model X của Tesla sử dụng hệ thống pin làm mát bằng chất lỏng, giúp quản lý nhiệt hiệu quả thông qua các tấm làm mát và hệ thống tuần hoàn chất làm mát được tích hợp. trong bộ pin.
