في الوقت الذي تشهد فيه صناعة آلات البناء العالمية ثورة في مجال الكهرباء، فإن أحد المكونات التقنية التي تبدو هامشية - الإدارة الحرارية للبطارية - برز كعنصر حاسم عنق الزجاجة. عندما تواجه اللوادر والحفارات الكهربائية في كثير من الأحيان قيودًا في الطاقة أو توقفًا في التشغيل أو حتى تلفًا في البطاريات في البيئات القاسية، يجب على الصناعة مواجهة هذا التحدي الهائل بشكل مباشر.
الإدارة الحرارية: "كعب أخيل" لآلات الإنشاءات الكهربائية
لقد استعارت مناهج الكهرباء التقليدية حلول الإدارة الحرارية من مركبات الركاب أو المركبات التجارية، متجاهلةً المتطلبات الفريدة لآلات الإنشاءات:
- ظروف التشغيل القاسية: تعمل المعدات مثل الحفارات واللوادر بشكل مستمر تحت أحمال عالية في بيئات تتراوح بين -30 درجة مئوية في مناجم القطب الشمالي إلى 50 درجة مئوية في مواقع البناء الصحراوية;
- قيود المساحة: تحد التصاميم المدمجة من حجم المبرد، مما يتسبب في انخفاض حاد في الأداء أثناء موجات الحر في الصيف ويؤدي إلى إطلاق إنذارات وحدة التحكم أو تخفيض كفاءة المحرك;
- مفارقة استهلاك الطاقة: تستنزف حلول التدفئة الكهربائية التقليدية في البيئات الباردة سعة البطارية، مما يقلل بشكل كبير من القدرة على التحمل التشغيلي.
وفقًا لاختبارات XCMG الميدانية، تعاني حزم البطاريات غير المحسنة عند درجة حرارة -25 درجة مئوية تحت الصفر 40% سعة التفريغ المخفضة 40% مع 200% أوقات شحن أطول 200%. تقوض نقاط الألم هذه بشكل مباشر ثقة العملاء في موثوقية المعدات الكهربائية.
كيف يخترق المبتكرون الصينيون العالم
المسار 1: دمج البيانات متعدد الأبعاد للتحكم الدقيق
إطلاق شركة Xuzhou Xinrun Intelligence في عام 2024 لـ نظام ذكي متعدد الأبعاد قائم على البيانات متعدد الأبعاد للإشراف الحراري للبطارية يمثل نموذجاً جديداً في الإدارة الحرارية القائمة على البيانات. ينسق هذا النظام ثلاث وحدات أساسية:
- وحدة تحليل البيانات: يستخرج المعلمات غير الحرارية (الجهد، والتيار، والمقاومة الداخلية) لبناء تركيبات سمات متعددة الأبعاد وتوليد دوال تركيب ديناميكية تتنبأ بـ "درجة الحرارة التحليلية";
- تشخيص الشذوذ: يحسب قيم الانحراف(|درجة الحرارة التحليلية - درجة الحرارة المراقبة | / درجة الحرارة التحليلية) لتوليد منحنيات انحراف للكشف المبكر عن الأعطال;
- خوارزمية التحسين المكاني: تعمل تقنية دمج الإحداثيات الحاصلة على براءة اختراع على تعزيز كفاءة المعالجة من خلال دمج النقاط المتجاورة بذكاء بناءً على المسافة وفوارق درجات الحرارة.
ويزيد هذا النهج من دقة مراقبة درجة الحرارة بمقدار 30% ويقلل من زمن الاستجابة للحالات الشاذة إلى أقل من ثانيتين - مما يؤدي إلى التحول من "إنذارات ما بعد الفشل" إلى "الوقاية قبل الفشل".
المسار 2: تصميم النظام الإيكولوجي الحراري المتكامل
معهد أبحاث XCMG تقنية اقتران الأنظمة الفرعية المتعددة يفكك البنى التقليدية المجزأة:
- المشعاعات المشتركةبين دارات تكييف الهواء ودوائر تبريد المحرك للتخلص من المكونات الزائدة عن الحاجة;
- استرداد الحرارة المهدرة الهيدروليكية: نقل الحرارة من الأنظمة الهيدروليكية إلى البطاريات أثناء بدء التشغيل البارد، مع تسخين الزيت الهيدروليكي عبر حلقات تبادل حراري مخصصة;
- التحكم الديناميكي في التوجيه الديناميكي: تتيح شبكة الصمامات الكهرومغناطيسية (على سبيل المثال، صمامات الملف اللولبي الأول/الثاني/الثالثالث) التبديل في الوقت الحقيقي لمسار سائل التبريد بين الوضعين المتسلسل والمتوازي.
ويقلل هذا النهج المتكامل من المكونات بمقدار 251 تيرابايت 3 تيرابايت ويقلل من استهلاك الطاقة بمقدار 401 تيرابايت 3 تيرابايت في البيئات الباردة، مما يقضي على سباق التسلح "المبرد الأكبر".
المسار 3: استراتيجيات السيناريو-الذكاء الاستراتيجي
براءة اختراع شركة XCMG لعام 2024 لـ الإدارة الحرارية لبطارية اللودر الكهربائي يوضح التكيف العميق مع السيناريوهات التشغيلية:
يحدد النظام عتبات مميزة لدرجات الحرارة (T01/T02/T03) وأهداف التسخين (T1/T2/T3) لحالات السكون والشحن والعمل، مما يحقق تخصيص الطاقة الحبيبية. قللت الاختبارات الميدانية في مناجم شمال شرق الصين من أعطال البطاريات في الطقس البارد بنسبة 90%.
المنطق الكامن وراء الاختراقات التكنولوجية
تمثل ثورة المبتكرين الصينيين في مجال الإدارة الحرارية نقلة نوعية من "المراقبة من نقطة واحدة" إلى "التحسين على مستوى النظام":
- الابتكارات المادية:الأغشية الحرارية من الجرافين والمواد المتغيرة الطور (PCMs) التي تحمي الخلايا من الصدمات الحرارية؛
- تطور نظام التحكم في النظام:يحل تعديل المعلمات الديناميكي القائم على التعلم المعزز محل عتبات درجات الحرارة الثابتة;
- ريبا الطاقةالوخز: تعمل خوارزمية دمج الإحداثيات في Xinrun على تقليل حمل المعالج بمقدار 15% من خلال التخلص من نقاط البيانات الزائدة عن الحاجة.
الحل الصيني في المنافسة العالمية
بينما يسعى المصنعون الغربيون إلى الحصول على مشعات أكبر وأنظمة تبريد أكثر قوة، ترسم الشركات الصينية مسارًا جديدًا مع "الذكاء القائم على البيانات + التكامل المنهجي": تحدد تحليلات Xinrun التنبؤية وشبكات XCMG الحرارية نهجًا متميزًا - حل التعقيد من خلال الخوارزميات والهندسة المعمارية وليس القوة الغاشمة.
مع أحدث شاحنة XCMG براءة اختراع وحدة بطارية تبريد ثنائية الجانب (CN119253127A) - التي تتميز بدوائر تبريد مستقلة على أسطح الخلايا المتوازية التي تحسن توحيد درجة الحرارة بمقدار 50% - تساهم الحلول الصينية الآن في المعايير العالمية.
الخاتمة: الإدارة الحرارية باعتبارها الكفاءة الأساسية الجديدة
تطور الإدارة الحرارية للبطاريات من "نظام مساعد" إلى "محور المهام الحرجة" يشير إلى نضوج كهربة آلات البناء. يثبت مبتكرون مثل شوزهو شينرون إنتليجنس أن يتطلب كسر الاختناقات إعادة كتابة القواعد، وليس التصحيحات التدريجية. عندما تتحول الأنظمة الحرارية من أنظمة حرارية مستنزفة للطاقة إلى محركات ذات كفاءة، فإن ثورة آلات البناء الكهربائية في الصين ستندفع حقًا إلى الأمام.
