ניתוח שרשרת התעשייה, מצב הפיתוח הנוכחי, הנוף התחרותי והסיכויים העתידיים של תעשיית מערכות ניהול תרמי של סוללות חשמל בסין

1. מערכות ניהול תרמי של סוללות חשמל
סוללת החשמל משמשת כמקור אנרגיה לרכבים חשמליים. במהלך תהליכי הטעינה והפריקה, הסוללה עצמה מייצרת כמות מסוימת של חום, מה שמוביל לעלייה בטמפרטורה. טמפרטורות גבוהות, בתורן, משפיעות על פרמטרים תפעוליים רבים של הסוללה - כגון התנגדות פנימית, מתח, מצב טעינה (SOC), קיבולת זמינה, יעילות טעינה ופריקה, ואורך חיי הסוללה הכולל. יתר על כן, השפעות תרמיות בתוך הסוללה יכולות להשפיע לרעה על הביצועים ועל מחזור חיי הרכב כולו. כתוצאה מכך, ניהול תרמי יעיל הוא קריטי לאופטימיזציה של ביצועי הסוללה, הארכת תוחלת החיים שלה ובסופו של דבר מקסום טווח הנסיעה של הרכב.מערכת ניהול תרמי של סוללות חשמל (BTMS)הוא מרכיב בלתי נפרד ממערכת סוללות הרכב. הוא מייצג טכנולוגיה מתקדמת שנועדה לשפר את ביצועי הסוללה הכוללים על ידי טיפול בבעיות כגון בריחה תרמית או פיזור חום מוגזם המתעוררות כאשר סוללות פועלות בתנאי טמפרטורה קיצוניים (גבוהים מדי או נמוכים מדי). בהתבסס על טווח טמפרטורות ההפעלה האופטימלי של הסוללה הספציפית - ובהשפעת הטמפרטורה על ביצועי הסוללה, כמו גם המאפיינים האלקטרוכימיים הייחודיים של הסוללה ומנגנוני יצירת החום - ה-BTMSמבוסס באמצעות תכנון רציונלי. תכנון זה נשען על בסיס רב-תחומי הכולל מדע חומרים, אלקטרוכימיה, העברת חום ודינמיקה מולקולרית. מערכות ניהול תרמי שונות נבדלות מבחינת מבנה הרכיבים, משקל, עלות ואסטרטגיות בקרה; שינויים אלה גורמים לרמות ביצועים שונות המושגות על ידי כל מערכת ספציפית.

2. שרשרת תעשיית מערכות ניהול תרמי של סוללות חשמל
מערכת ניהול תרמי של סוללות חשמל מורכבת בעיקר ממכשירי ניטור טמפרטורה, מערכת קירור, מערכת חימום ויחידת בקרה. החלק המעלה של שרשרת תעשיית BTMS כולל חומרי גלם - כגון אלומיניום, חומרים מוליכים תרמית, גרגירי פלסטיק, נוזלי קירור, חומרי איטום ודבקים - כמו גם רכיבים שונים, כולל חיישנים תרמיים,אלמנטים של PTC, פלטות קירור, מקררים,תנורי חימום HV,מדחסים חשמליים של אוויר, מאווררים אלקטרוניים ושסתומי התפשטות. פלח הזרם הביניים מתמקד בשילוב מערכות ניהול תרמי של סוללות חשמל. יצרנים בפלח זה מתכננים ומפתחים פתרונות ניהול תרמי מותאמים אישית המותאמים למאפיינים הספציפיים של חבילות סוללות של מותגי רכב שונים - כולל גודלן, משקלן, מיקומן ודרישות התפקוד שלהן - ולאחר מכן מבצעים עיבוד והרכבה של רכיבים כדי לייצר מערכות ניהול תרמי משולבות במלואן. פלח הזרם במורד הזרם של שרשרת התעשייה מורכב מכלי רכב בעלי אנרגיה חדשה, הכוללים מכוניות נוסעים וכלי רכב מסחריים כאחד.

3. מצב נוכחי של פיתוח מערכת ניהול תרמי של סוללות חשמל

ניהול תרמי של כלי רכב כרוך בגישה הוליסטית לתיאום, אופטימיזציה ובקרה של יחסי הגומלין בין רכיבי ותת-מערכות שונות ברכב - כגון מנוע, מיזוג אוויר, סוללה ומנוע חשמלי - מנקודת מבטו של הרכב כולו. מטרתו היא לפתור ביעילות בעיות תרמיות כלל-רכביות, תוך הבטחה שכל מודול פונקציונלי יפעל בטווח הטמפרטורות האופטימלי שלו, ובכך לשפר את צריכת הדלק והביצועים הדינמיים של הרכב תוך הבטחת פעולה בטוחה. מערכות ניהול תרמי עבור כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה (NEV) התפתחו מאלה של כלי רכב מסורתיים המונעים בדלק; הן משלבות אלמנטים משותפים המצויים במערכות קונבנציונליות - כגון קירור מנוע ומיזוג אוויר - תוך הוספת מערכות קירור עבור רכיבים חדשים ספציפיים ל-NEV, כולל סוללה, מנוע חשמלי ויחידות בקרה אלקטרוניות. בשנים האחרונות, ארצי קידמה במרץ את פיתוחן של תעשיות הקשורות ל-NEV, והוציאה סדרה של מדיניות תמיכה אינטנסיבית עבור המגזר. ככל שתעשיית ה-NEV ממשיכה להתרחב, שוק מערכות ניהול התרמי - חוליה אינטגרלית בשרשרת האספקה ​​של NEV - בישר הזדמנויות חדשות לצמיחה. בשנת 2024, גודל השוק של מערכות ניהול תרמי במכלולי NEV שלמים הגיע ל-54.398 מיליארד יואן, המייצג צמיחה שנתית של 21.32%.
ניהול תרמי של כלי רכב חשמליים מסוג NEV מורכב בעיקר מארבעה רכיבים עיקריים: מערכת ניהול תרמי של הסוללה, מערכת מיזוג האוויר ברכב, מערכת הקירור למנוע החשמלי ובקרות האלקטרוניות, ומערכת קירור מפחית. בין אלה, מערכת ניהול תרמי של סוללת NEV תוכננה במיוחד לוויסות טמפרטורת הסוללה ולמזער את הפרש הטמפרטורות בין הנקודות החמות ביותר לקרות ביותר בתוך חבילת הסוללה. זה מבטיח שסוללת החשמל תישאר בטווח טמפרטורות ההפעלה האופטימלי שלה, ובכך שומר על ביצועי הטעינה והפריקה שלה, הבטיחות וחיי השירות שלה, ובמקביל מפחית את הסיכון לבעירה ספונטנית הנגרמת כתוצאה מחימום יתר של הסוללה ברכבי NEV. ככל שקצב חדירת השוק של כלי רכב חשמליים מסוג NEV ממשיך לעלות, הביקוש למערכות ניהול תרמי תומכות של סוללות חשמל גדל בהתאם. בשנת 2024, הביקוש בשוק למערכות ניהול תרמי של סוללות חשמל במדינה שלי הגיע ל-3.6795 מיליון סטים.

4. ניתוח מגמות פיתוח בתעשיית ניהול תרמי של סוללות חשמל בסין

בעתיד, טכנולוגיית ניהול התרמי של סוללות חשמל תתפתח לכיוון יעילות רבה יותר, בטיחות משופרת וקיימות סביבתית מוגברת. מצד אחד, בהתבסס על ההתרחבות המהירה של שוק כלי הרכב האנרגיה החדשה (NEV), ציפיות המשתמשים בנוגע לטווח, יכולות טעינה מהירה, בטיחות וחיי שירות עולות בהתמדה - מה שדורש סטנדרטים גבוהים יותר של ביצועים מסוללות חשמל. כתוצאה מכך, מערכות ניהול תרמי של סוללות חשמל עתידיות יסתמכו יותר ויותר על חיישנים ואלגוריתמים מתקדמים כדי להשיג בקרה מדויקת וניהול ניבוי של טמפרטורות תאי סוללה בודדים. על ידי שילוב טכנולוגיות IoT וביג דאטה, מערכות אלו ינטרו את מצב הפעולה של חבילות הסוללות בזמן אמת, ויאפשרו זיהוי ופתרון בזמן של בעיות פוטנציאליות של התחממות יתר או קירור יתר, ובכך יאריכו ביעילות את חיי הסוללה וישפרו את היציבות והאמינות הכוללות של המערכת. מצד שני, הכנסת טכנולוגיות סוללות בעלות ביצועים גבוהים - כגון תאים גליליים גדולים - מחייבת אופטימיזציה ממוקדת של מערכות ניהול תרמי. בהמשך, מערכות ניהול התרמי של סוללות החשמל במדינתי ישלבו חומרים ופיזור חום יעילים יותר ועיצובים מבניים - כגון קירור נוזלי או חומרי שינוי פאזה - כדי להוריד בצורה יעילה יותר את טמפרטורות הסוללה, להפחית את הסיכון לבריחת חום ולחזק את ביצועי הבטיחות הכוללים של הרכב. יתר על כן, מערכות ניהול תרמי עתידיות יעמידו דגש רב יותר על פיתוח בר-קיימא; חומרים חדשניים ידידותיים לסביבה - כגון פולימרים ביולוגיים וננו-חומרים אנאורגניים - ישולבו בהדרגה במערכות אלו כדי למזער את ההשפעה הסביבתית תוך שמירה על סטנדרטים גבוהים של ביצועים. בנוסף, ככל שטכנולוגיות סוללות בעלות צפיפות אנרגיה גבוהה ממשיכות להתקדם, מערכות ניהול תרמי חייבות לעבור התאמות ואופטימיזציות תואמות כדי להבטיח שהעלייה בצפיפות האנרגיה לא תושג על חשבון בטיחות ויציבות. זה מחייב שתכנון מערכות ניהול תרמי יתחשב באופן מלא בתכונות התרמופיזיקליות וביציבות הכימית של חומרי הסוללה, ובכך יבטיח את הפעולה האמינה והארוכת הטווח של המערכת כולה.