تحليل سلسلة التوريد، والوضع التنموي الحالي، والمشهد التنافسي، والآفاق المستقبلية لصناعة أنظمة إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة في الصين

1. أنظمة إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة
تُعدّ بطارية الطاقة مصدر الطاقة للمركبات الكهربائية. وخلال عمليتي الشحن والتفريغ، تُولّد البطارية نفسها كمية معينة من الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها. وتؤثر درجات الحرارة المرتفعة بدورها على العديد من معايير تشغيل البطارية، مثل المقاومة الداخلية، والجهد، وحالة الشحن، والسعة المتاحة، وكفاءة الشحن والتفريغ، والعمر الافتراضي للبطارية. علاوة على ذلك، يمكن أن تؤثر التأثيرات الحرارية داخل البطارية سلبًا على أداء المركبة بأكملها وعمرها الافتراضي. وبالتالي، تُعدّ الإدارة الحرارية الفعّالة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين أداء البطارية، وإطالة عمرها، وفي نهاية المطاف زيادة مدى قيادة المركبة إلى أقصى حد.نظام إدارة الحرارة لبطارية الطاقة (BTMS)يُعدّ هذا النظام مكونًا أساسيًا في نظام بطاريات الطاقة للسيارات. وهو يُمثّل تقنية متطورة مصممة لتحسين أداء البطارية بشكل عام من خلال معالجة مشكلات مثل الهروب الحراري أو تبديد الحرارة المفرط الذي يحدث عند تشغيل البطاريات في ظروف درجات حرارة قصوى (سواء كانت مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا). ​​وبناءً على نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل للبطارية المحددة، ومع الأخذ في الاعتبار تأثير درجة الحرارة على أداء البطارية، بالإضافة إلى خصائصها الكهروكيميائية الفريدة وآليات توليد الحرارة، فإنّ...نظام إدارة BTMSيتم تحقيق ذلك من خلال تصميم عقلاني. يستند هذا التصميم إلى أساس متعدد التخصصات يشمل علم المواد، والكيمياء الكهربائية، وانتقال الحرارة، وديناميكيات الجزيئات. تختلف أنظمة إدارة الحرارة المختلفة من حيث بنية المكونات، والوزن، والتكلفة، واستراتيجيات التحكم؛ وتؤدي هذه الاختلافات إلى مستويات أداء متباينة يحققها كل نظام على حدة.

2. سلسلة صناعة أنظمة إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة
يتكون نظام إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة بشكل أساسي من أجهزة مراقبة درجة الحرارة، ونظام تبريد، ونظام تدفئة، ووحدة تحكم. ويشمل الجزء العلوي من سلسلة صناعة أنظمة إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة المواد الخام - مثل الألومنيوم، والمواد الموصلة للحرارة، وحبيبات البلاستيك، والمبردات، والمواد المانعة للتسرب، والمواد اللاصقة - بالإضافة إلى مكونات متنوعة، بما في ذلك أجهزة الاستشعار الحراري.عناصر PTC، ألواح التبريد، المبردات،سخانات الجهد العالي,ضواغط الهواء الكهربائيةتشمل مكونات هذه الأنظمة المراوح الإلكترونية وصمامات التمدد. ويركز قطاع التوريد على دمج أنظمة إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة. يقوم المصنّعون في هذا القطاع بتصميم وتطوير حلول مخصصة لإدارة الحرارة تتناسب مع الخصائص المحددة لحزم بطاريات مختلف ماركات السيارات، بما في ذلك حجمها ووزنها وموقعها ومتطلباتها الوظيفية، ثم يقومون بمعالجة المكونات وتجميعها لإنتاج أنظمة إدارة حرارة متكاملة تمامًا. أما قطاع التوريد النهائي في سلسلة التوريد فيتكون من مركبات الطاقة الجديدة، ويشمل سيارات الركاب والمركبات التجارية.

3. الوضع الحالي لتطوير نظام إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة

تتضمن إدارة الحرارة في السيارات نهجًا شاملًا لتنسيق وتحسين ومراقبة التفاعل بين مختلف مكونات وأنظمة السيارة الفرعية، مثل المحرك، ونظام التكييف، والبطارية، والمحرك الكهربائي، من منظور السيارة ككل. يهدف هذا النهج إلى حل مشكلات الحرارة في السيارة بشكل فعال، وضمان عمل كل وحدة وظيفية ضمن نطاق درجة حرارتها الأمثل، مما يُحسّن من كفاءة استهلاك الوقود والأداء الديناميكي للسيارة، مع ضمان التشغيل الآمن. تطورت أنظمة إدارة الحرارة لسيارات الطاقة الجديدة من تلك المستخدمة في السيارات التقليدية التي تعمل بالوقود؛ فهي تتضمن عناصر مشتركة موجودة في الأنظمة التقليدية، مثل تبريد المحرك والتكييف، مع إضافة أنظمة تبريد لمكونات جديدة خاصة بسيارات الطاقة الجديدة، بما في ذلك البطارية والمحرك الكهربائي ووحدات التحكم الإلكترونية. في السنوات الأخيرة، شجعت بلادي بقوة تطوير الصناعات المتعلقة بسيارات الطاقة الجديدة، وأصدرت سلسلة من سياسات الدعم المكثفة لهذا القطاع. ومع استمرار نمو صناعة سيارات الطاقة الجديدة، فتح سوق أنظمة إدارة الحرارة، الذي يُعد حلقة وصل أساسية في سلسلة توريد سيارات الطاقة الجديدة، آفاقًا جديدة للنمو. في عام 2024، بلغ حجم سوق أنظمة إدارة الحرارة في تجميعات المركبات الكهربائية الجديدة الكاملة 54.398 مليار يوان صيني، وهو ما يمثل نموًا سنويًا بنسبة 21.32٪.
تتألف إدارة الحرارة في المركبات الكهربائية الجديدة بشكل أساسي من أربعة مكونات رئيسية: نظام إدارة حرارة البطارية، ونظام تكييف الهواء، ونظام تبريد المحرك الكهربائي ووحدات التحكم الإلكترونية، ونظام تبريد المخفض. ومن بين هذه المكونات، صُمم نظام إدارة حرارة بطارية الطاقة في المركبات الكهربائية الجديدة خصيصًا لتنظيم درجة حرارة البطارية وتقليل فرق درجة الحرارة بين أسخن وأبرد نقاطها. وهذا يضمن بقاء البطارية ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل، مما يحافظ على أداء الشحن والتفريغ، والسلامة، وعمر الخدمة، مع الحد من خطر الاحتراق التلقائي الناتج عن ارتفاع درجة حرارة البطارية في هذه المركبات. ومع استمرار ارتفاع معدل انتشار المركبات الكهربائية الجديدة في السوق، يتزايد الطلب على أنظمة إدارة حرارة بطاريات الطاقة الداعمة لها. وفي عام 2024، بلغ الطلب على هذه الأنظمة في بلدي 3.6795 مليون وحدة.

4. تحليل اتجاهات التطور في صناعة إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة في الصين

في المستقبل، ستتطور تقنيات إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة نحو كفاءة أعلى، وأمان مُعزز، واستدامة بيئية أكبر. فمن جهة، وبدافع من التوسع السريع لسوق مركبات الطاقة الجديدة، تتزايد توقعات المستخدمين باستمرار فيما يتعلق بمدى السير، وقدرات الشحن السريع، والسلامة، وعمر الخدمة، مما يستلزم معايير أداء أعلى من بطاريات الطاقة. ونتيجة لذلك، ستعتمد أنظمة إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة المستقبلية بشكل متزايد على أجهزة استشعار وخوارزميات متطورة لتحقيق تحكم دقيق وإدارة تنبؤية لدرجات حرارة خلايا البطارية الفردية. ومن خلال دمج تقنيات إنترنت الأشياء والبيانات الضخمة، ستراقب هذه الأنظمة حالة تشغيل حزم البطاريات في الوقت الفعلي، مما يُمكّن من الكشف الفوري عن مشكلات ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاضها وحلها، وبالتالي إطالة عمر البطارية بشكل فعال وتعزيز الاستقرار والموثوقية العامة للنظام. ومن جهة أخرى، فإن إدخال تقنيات البطاريات عالية الأداء، مثل الخلايا الأسطوانية الكبيرة، يستلزم تحسينًا مُوجّهًا لأنظمة إدارة الحرارة. مستقبلاً، ستتضمن أنظمة إدارة الحرارة لبطاريات الطاقة في بلادي مواد تبديد حرارة وتصاميم هيكلية أكثر كفاءة، مثل التبريد السائل أو مواد تغيير الطور، لخفض درجة حرارة البطارية بشكل أكثر فعالية، والحد من مخاطر الهروب الحراري، وتعزيز أداء السلامة العام للمركبة. علاوة على ذلك، ستولي أنظمة إدارة الحرارة المستقبلية اهتماماً أكبر للتنمية المستدامة؛ حيث سيتم دمج مواد صديقة للبيئة، مثل البوليمرات الحيوية والمواد النانوية غير العضوية، تدريجياً في هذه الأنظمة لتقليل الأثر البيئي مع الحفاظ على معايير أداء عالية. بالإضافة إلى ذلك، ومع استمرار تطور تقنيات البطاريات عالية الكثافة، يجب أن تخضع أنظمة إدارة الحرارة لتعديلات وتحسينات مقابلة لضمان عدم تحقيق مكاسب في كثافة الطاقة على حساب السلامة والاستقرار. وهذا يستلزم أن يراعي تصميم أنظمة إدارة الحرارة بشكل كامل الخصائص الفيزيائية الحرارية والاستقرار الكيميائي لمواد البطارية، مما يضمن التشغيل الموثوق طويل الأمد للنظام بأكمله.