با رشد مداوم نفوذ جهانی وسایل نقلیه انرژی جدید و توسعه گسترده صنعت ذخیره سازی انرژی، سیستم مدیریت حرارتی باتری، به عنوان واحد اصلی برای اطمینان از ایمنی، عمر چرخه و عملکرد شارژ-دشارژ باتری های قدرت، در حال تکرار سریع تکنولوژیکی است. به عنوان جزء اصلی سیستم مدیریت حرارتی برای تبادل حرارت بین مبرد و خنک کننده، تکامل فناوری چیلر باتری به طور مستقیم کارایی، قابلیت اطمینان و هزینه کلی کل سیستم مدیریت حرارتی را تعیین می کند. از دیدگاه معماری سیستم مدیریت حرارتی، طراحی بدنه تبادل حرارتی و فرآیند تولید لحیم کاری، این مقاله جهت توسعه فناوری محصولات چیلر را در پنج سال آینده مرتب می‌کند و مرجعی برای طرح فناوری شرکت‌های بالادستی و پایین دستی در صنعت ارائه می‌کند.

1. تکامل معماری: از مولفه گسسته تا واحد اصلی مدیریت حرارتی تمام دامنه

در راه حل های سنتی، چیلر تنها به عنوان یک مبدل حرارتی مستقل برای عملکرد خنک کننده واحد، با مدار تهویه مطبوع مجزا و مدار خنک کننده باتری عمل می کند. در آینده، چیلر به واحد اصلی ماژول مدیریت حرارتی یکپارچه تبدیل خواهد شد، که عمیقاً با شیرهای چند طرفه (شیرهای 8 راه/12 طرفه)، گیرنده مایع و مدار خنک کننده فرعی ادغام می شود و عملکردهای متعددی از جمله خنک کننده باتری، پیش گرم کردن باتری، بازیابی حرارت هدر رفته موتور و تبادل حرارت کابین را انجام می دهد:

· در حالت خنک کننده: مبرد اتیلن گلیکول را خنک می کند تا گرمای کار باتری را از بین ببرد.

· در حالت پمپ حرارتی: گرمای تلف شده را از موتور و واحد کنترل الکترونیکی بازیابی می کند، مدار باتری را از طریق چیلر گرم می کند، که می تواند مصرف برق بخاری PTC را تا حد زیادی کاهش دهد.

· طراحی یکپارچه تعداد خطوط لوله، اتصالات و نقاط آب بندی را کاهش می دهد، خطر نشت سیستم را کاهش می دهد و مصرف انرژی خودرو را 5٪ تا 12٪ کاهش می دهد.

از نظر مسیر فناوری، محلول چیلر غیرمستقیم و محلول خنک کننده/گرمایش مبرد مستقیم برای مدت طولانی با هم وجود خواهند داشت: راه حل غیرمستقیم (چیلر + صفحه سرد مایع) دارای ایمنی بالا بدون خطر نشت مبرد در بسته باتری است و همچنان مسیر اصلی فناوری برای نیروگاه های ذخیره انرژی، خودروهای تجاری سنگین و ایستگاه های شارژ سریع خواهد بود. راه حل خنک کننده مستقیم چیلر و پمپ آب ثانویه را با ساختار سیستم ساده تر حذف می کند، اما به مقاومت فشار بسیار بالا و عملکرد آب بندی بسته باتری نیاز دارد و در برخی از سناریوهای خودروهای سواری اعمال خواهد شد.

2. بهینه سازی بدنه: ارتقای هماهنگ ساختار تبادل حرارتی با راندمان بالا و فرآیند ساخت پیشرفته

2.1 تکامل ساختار کانال جریان به میکرو کانال و افت فشار پایین

چیلر صفحه ای سنتی دارای طراحی کانال جریان گسترده است، با مشکلات توزیع ناهموار جریان و راندمان تبادل حرارت محلی ضعیف. نسل جدید محصولات به طور کلی از منیفولد بیونیک، پروفیل موجدار بهینه و طراحی صفحه با فاصله باریک استفاده می کنند که می تواند ضریب انتقال حرارت را در همان حجم 20٪ تا 35٪ افزایش دهد. پایان طراحی بر متعادل کردن ظرفیت تبادل حرارتی و مقاومت جریان جانبی خنک کننده برای کاهش مصرف برق پمپ آب (منبع اصلی مصرف انرژی سیستم) تمرکز دارد. راه راه دندانه دار و ساختارهای راه راه کامپوزیت به تدریج جایگزین راه راه های مسطح سنتی می شوند، اثر تلاطم سیال را تقویت می کنند و ناحیه تبادل حرارت مورد نیاز را کاهش می دهند.

2.2 توسعه متمایز مواد و فرآیند لحیم کاری

· مواد پایه: آلیاژ آلومینیوم 3003 انتخاب اصلی باقی خواهد ماند و محلول های ورق کامپوزیت فولاد و آلومینیوم به تدریج در سناریوهای با قدرت بالا برای بهبود درجه مقاومت فشاری و مقاومت در برابر خوردگی محصولات اعمال می شود.

· فرآیند لحیم کاری: چیلرهای وسایل نقلیه تولید انبوه عمدتاً از لحیم کاری با اتمسفر کنترل شده NOCOLOK ادامه می دهند، در حالی که فناوری صفحه کامپوزیت بدون شار را برای کاهش باقیمانده حفره داخلی و بهبود پاکیزگی محصول تکرار می کنند. چیلرهای ذخیره انرژی پیشرفته و مدل های پرقدرت با درجه مقاومت فشار بالا، فرآیند لحیم کاری خلاء را بیشتر اتخاذ می کنند.

· جهت سبک وزن: با فرض برآورده شدن الزامات فشار ترکیدگی و مقاومت در برابر فشار خستگی، وزن کلی از طریق نازک شدن باله/صفحه به میزان 8٪ تا 15٪ کاهش می یابد و انتهای تولید به شدت عیوب فرآیند مانند برآمدگی لحیم کاری، پارگی باله و تغییر شکل کانال جریان را کنترل می کند.

2.3 آستانه قابلیت اطمینان به طور مداوم ارتقا یافته است

برای برآورده کردن الزامات شارژ فوق سریع 4C/6C و عملکرد طولانی مدت سیستم های ذخیره انرژی، الزامات کیفی صنعت برای چیلرها همچنان سخت تر می شود: استاندارد نرخ نشت مجاز برای آزمایش نشت هلیوم به طور مداوم بهبود می یابد. کنترل ناخالصی حفره داخلی برای از بین بردن باقی مانده شار و باقی مانده تراشه آلومینیوم و جلوگیری از انسداد میکرو کانال سخت تر است. در شرایط کاری خنک کننده با رسانایی کم، تقاضای بازار برای پوشش ضد خوردگی اصلاح شده روی سطح صفحه همچنان افزایش می یابد.

3. انطباق سناریو: محدوده دمایی وسیع و راندمان انرژی بالا، پوشش مورد نیازهای کاربردی مختلف

· انطباق با پلت فرم ولتاژ بالا 800 ولت و سناریوهای شارژ فوق سریع: تحت شرایط شارژ سریع 4C/6C، بار حرارتی آنی باتری به شدت افزایش می یابد. چیلرها دیگر تنها در شرایط کاری رتبه‌بندی ارزیابی نمی‌شوند، بلکه بر تقویت حداکثر ظرفیت خنک‌کننده تحت بار متغیر تمرکز می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که دمای کار سلول در محدوده 15 تا 35 درجه سانتی‌گراد پایدار است، اختلاف دمای بین سلول‌ها ≤2 تا 3 درجه سانتی‌گراد است، که الزامات بالاتری را برای پایداری دمای آب خروجی چیلر مطرح می‌کند.

· پشتیبانی از عملکرد پمپ حرارتی دو طرفه در مناطق بسیار سرد: چیلرها از تبادل حرارتی دو طرفه پشتیبانی می کنند، عملکرد خنک کننده را در تابستان انجام می دهند و به عنوان کندانسور پمپ حرارتی برای پیش گرم کردن باتری ها در زمستان عمل می کنند. مدل‌های جدید آینده به تدریج بخاری‌های PTC ولتاژ بالا را با تکیه بر بازیابی گرمای اتلاف + سیستم پمپ حرارتی برای گرمایش کاهش می‌دهند یا حتی حذف می‌کنند، که به طور قابل توجهی مشکل کاهش برد خودروها را در زمستان شمالی بهبود می‌بخشد.

· ادغام فناوری خنک کننده رایگان در سناریوهای ذخیره انرژی: زمانی که دمای محیط در بهار و پاییز مناسب است، کمپرسور را می توان خاموش کرد و برج خنک کننده/هوای بیرون می تواند مستقیماً اتیلن گلیکول را خنک کند و در صورت خاموش شدن کمپرسور بیش از 30 درصد صرفه جویی در مصرف انرژی را محقق کند. چیلرهای ذخیره انرژی به طور کلی به ساختار سوئیچینگ اتوماتیک دو مداره مجهز خواهند شد.

4. تکرار روند: سازگاری با مبرد سبز و مدیریت حرارتی فعال هوش مصنوعی

4.1 ارتقای طراحی فشار مبرد تکراری سبز

· میدان وسیله نقلیه مسافربری: R134a به تدریج حذف خواهد شد، R1234yf به سرعت رایج خواهد شد و سیستم پمپ حرارتی متقابل CO2 (R744) در دراز مدت مستقر خواهد شد. فشار کاری سیستم CO2 بسیار بالاتر از مبرد سنتی است که باعث ارتقاء جامع ساختار صفحه چیلر، استحکام لحیم کاری و استانداردهای مقاومت فشار می شود.

· میدان چیلر صنعتی ذخیره انرژی: مبردهای با GWP کم مانند R513A و R1234ze برای جایگزینی سیالات کاری سنتی با GWP بالا استفاده خواهند شد.

· روند کلی صنعت: تمام محصولات چیلر تازه توسعه یافته حاشیه طراحی را برای سازگاری مبرد جدید در مرحله طراحی ساختاری برای برآورده کردن الزامات تکرار مبرد ذخیره می کنند.

4.2 ارتقاء از کنترل دمای غیرفعال به مدیریت حرارتی فعال هوش مصنوعی

منطق کنترل سنتی این است که چیلر پس از افزایش دمای باتری شروع به خنک شدن غیرفعال می کند. راه حل نسل بعدی داده های باتری BMS، شرایط جاده ناوبری، قدرت شارژ، دمای محیط و سایر پارامترها را ترکیب می کند، تولید گرمای باتری را از قبل از طریق الگوریتم هوش مصنوعی پیش بینی می کند و به طور فعال بار چیلر را تنظیم می کند. به عنوان مثال، قبل از رسیدن وسیله نقلیه به ایستگاه شارژ، باتری را تا دمای مطلوب خنک کنید تا از محدودیت انرژی در طول شارژ سریع جلوگیری کنید. در عین حال، فناوری تشخیص خودکار دوقلو و خطای دیجیتال برای پیش بینی پوسته پوسته شدن، انسداد داخلی، ریزنشت و سایر مشکلات از قبل با نظارت بر پارامترهای اختلاف دما و اختلاف فشار در ورودی و خروجی مبدل حرارتی و تحقق تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده تجهیزات استفاده خواهد شد.

5. تمایز مسیر: توسعه متمایز سناریوهای ذخیره‌سازی خودرو و انرژی

آهنگ 1: چیلر خودروی سواری انرژی جدید

روندهای اصلی توسعه عبارتند از کوچک سازی، ادغام بالا، مدولارسازی، تولید انبوه و کاهش مستمر هزینه. رقابت در بازار بر اندازه فشرده، سطح سبک وزن، طراحی مقاومت جریان کم و سازگاری با سیستم پمپ حرارتی خودرو متمرکز است. پایان تولید بر لحیم کاری مداوم NOCOLOK خودکار، تمیز کردن دقیق با راندمان بالا، بازرسی کامل سفتی هوا و سایر فرآیندها تمرکز خواهد کرد.

مسیر 2: واحد چیلر برای نیروگاه ذخیره انرژی / کامیون سنگین / ایستگاه شارژ فوق سریع

روندهای اصلی توسعه عبارتند از: مدولارسازی با توان بالا، کنترل خوشه چند واحدی، طراحی عمر طولانی 10 تا 15 سال و درجه حفاظت از محیط زیست بالا. با هدف شرایط کاری دمای بالا در فضای باز، گرد و غبار شن و اختلاف دمای زیاد بین روز و شب، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن مبدل حرارتی تقویت می شود. این محصولات به عملکردهای ویژه ای مانند خنک کننده آزاد، کنترل دمای منطقه مستقل برای چندین کلاستر باتری و بازیابی گرمای اتلاف (گرمایش/تامین آب گرم خانگی) مجهز خواهند شد.

6. چشم انداز صنعت: همزیستی چالش ها و فرصت ها

چالش های اصلی صنعت

صنعت چیلر در پنج سال آینده با چهار چالش اصلی روبرو خواهد شد: اول، تعادل بین عملکرد و هزینه، طراحی ساختار میکرو کانال و فشار بالا هزینه‌های مواد و ساخت را افزایش می‌دهد. دوم، تقاضا برای سازگاری با شرایط چند کاره، محصولات باید نیازهای تبادل حرارتی دو طرفه خنک کننده شدید در تابستان و گرمایش پمپ حرارتی در زمستان را برآورده کنند. سوم، آستانه کیفیت ساخت افزایش می‌یابد و الزامات برای تمیزی حفره داخلی، قوام لحیم کاری، قابلیت اطمینان طولانی مدت خستگی فشار همچنان سفت می‌شود. چهارم، تکرار سریع مبردها به روز رسانی سریع محصول را ترویج می کند و فشار سرمایه گذاری تحقیق و توسعه شرکت ها را افزایش می دهد.

فرصت های زنجیره ای صنعت

برای مؤسسات اجزای مدیریت حرارتی و تجهیزات تولیدی، فرصت‌های اصلی در پنج جهت متمرکز شده‌اند:

1. بهینه سازی فرآیند لحیم کاری چیلرهای صفحه/فله باله، شکستن فناوری کنترل نقص NOCOLOK و لحیم کاری خلاء.

2. ایجاد ساختارهای کانال جریان موجدار جدید با افت فشار کم و یکنواختی دمای بالا.

3. ارتقای تأیید برنامه مهندسی صفحات تبادل حرارتی کامپوزیت فولاد-آلومینیوم در سناریوهای چیلر پرقدرت؛

4. ایجاد یک سیستم مدیریت استاندارد تمام فرآیند برای تمیزی حفره داخلی و آزمایش نشت هلیوم.

5. به طور همزمان دو خط تولید چیلرهای وسایل نقلیه مسافربری کوچک و مبدل های حرارتی ذخیره انرژی با توان بالا را برای پوشش دو مسیر با رشد بالا به کار بگیرید.

به طور کلی، در پنج سال آینده، چیلر از یک مبدل حرارتی خنک‌کننده-مبردی به مرکز انرژی مدیریت حرارتی تمام دامنه برای سیستم‌های ذخیره‌سازی خودرو/انرژی ارتقا خواهد یافت و به تکامل خود به سمت یکپارچه‌سازی پمپ حرارتی یکپارچه، سبک‌وزن با راندمان بالا میکرو کانالی، تبادل حرارتی دو طرفه با محدوده دمایی گسترده، کنترل گرمای مبرد پیش‌بینی‌کننده و غیرقابل پیش‌بینی مبرد ادامه خواهد داد. پایان تولید بر شکستن تنگناهای فرآیند اصلی مانند لحیم کاری لحیم کاری، تمیزی حفره داخلی و ساختار سبک مقاوم در برابر فشار تمرکز خواهد کرد. مسیرهای ذخیره‌سازی خودرو و انرژی، فناوری و سیستم‌های محصول متمایز را تشکیل خواهند داد.

شرکت ما به عنوان تولید کننده ای که بر روی تجهیزات تصفیه حرارتی صنعتی و تمیز کردن دقیق تمرکز دارد، روند تکرار فناوری اجزای مدیریت حرارتی اصلی مانند چیلرها را دنبال می کند، راه حل های کامل تولیدی مانند کوره های لحیم کاری محافظت شده با نیتروژن، خطوط تمیز کردن قطعات دقیق، و پاشش و خشک کردن مداوم و تجهیزات پاشش و خشک کردن مستمر را با نیازهای صنعتی و توسعه محصول جدید، ارتقا می دهد. صنعت مدیریت حرارتی

کلمات کلیدی: چیلر باتری; چیلر؛ مدیریت حرارتی باتری؛ مبدل حرارتی صفحه ای; لحیم کاری NOCOLOK; لحیم کاری خلاء؛ خنک کننده مایع ذخیره سازی انرژی; شارژ فوق سریع

Yancheng Suwen Machinery Co., Ltd.: خط تولید مداوم برای چربی زدایی حرارتی و پوشش پیش شار

کاربرد: عمدتاً برای فرآیند پاشش شار صفحات آلومینیومی مانند صفحات سرد باتری خودروهای انرژی جدید و چیلرهای باتری برای تضمین عملکرد لحیم کاری استفاده می شود.

ترکیب اصلی: شامل بخش بارگیری، بخش چربی زدایی و پیش گرمایش، بخش پاشش شار، بخش تخلیه با هوا خنک، سیستم تبادل حرارت، سیستم تخلیه شار و سیستم کنترل الکتریکی است.

خلاصه فرآیند: بارگیری دستی → کوره چربی زدایی حرارتی (چربی زدایی) → پاشش شار داغ → خشک کردن → خنک کننده هوای محیط → تخلیه دستی