La gestione termica del sistema di propulsione automobilistico si divide in gestione termica del sistema di propulsione dei veicoli a carburante tradizionale e gestione termica del sistema di propulsione dei veicoli a energia alternativa. Attualmente, la gestione termica del sistema di propulsione dei veicoli a carburante tradizionale è molto matura. I veicoli a carburante tradizionale sono alimentati da un motore, quindi la gestione termica del motore è al centro della gestione termica automobilistica tradizionale. La gestione termica del motore comprende principalmente il sistema di raffreddamento del motore. Oltre il 30% del calore presente nel sistema dell'auto deve essere dissipato dal circuito di raffreddamento del motore per evitare il surriscaldamento del motore durante il funzionamento ad alto carico. Il liquido di raffreddamento del motore viene utilizzato per riscaldare l'abitacolo.
Il sistema di propulsione dei veicoli a carburante tradizionale è composto da motore e trasmissione, mentre quello dei veicoli a energia alternativa è costituito da batterie, motori elettrici e centraline elettroniche. Le modalità di gestione termica di entrambi i sistemi hanno subito notevoli cambiamenti. La temperatura di esercizio normale della batteria dei veicoli a energia alternativa è compresa tra 25 e 40 °C. Pertanto, la gestione termica della batteria richiede sia il mantenimento della temperatura che la dissipazione del calore. Allo stesso tempo, la temperatura del motore non deve essere eccessivamente elevata. Una temperatura troppo alta del motore ne comprometterebbe la durata. Di conseguenza, anche il motore necessita di adeguate misure di dissipazione del calore durante il funzionamento. Di seguito viene presentata una panoramica del sistema di gestione termica della batteria e del sistema di gestione termica della centralina elettronica del motore e degli altri componenti.
sistema di gestione termica della batteria di alimentazione
Il sistema di gestione termica delle batterie di potenza si suddivide principalmente in raffreddamento ad aria, raffreddamento a liquido, raffreddamento a materiale a cambiamento di fase e raffreddamento a tubi di calore, a seconda del fluido refrigerante utilizzato. I principi e le strutture di sistema dei diversi metodi di raffreddamento sono piuttosto differenti.
1) Raffreddamento ad aria della batteria: il pacco batterie e l'aria esterna conducono uno scambio termico convettivo attraverso il flusso d'aria. Il raffreddamento ad aria è generalmente diviso in raffreddamento naturale e raffreddamento forzato. Il raffreddamento naturale si verifica quando l'aria esterna raffredda il pacco batterie quando l'auto è in funzione. Il raffreddamento ad aria forzata consiste nell'installare una ventola per forzare il raffreddamento verso il pacco batterie. I vantaggi del raffreddamento ad aria sono il basso costo e la facile applicazione commerciale. Gli svantaggi sono la bassa efficienza di dissipazione del calore, l'elevato ingombro e i gravi problemi di rumore.Riscaldatore ad aria PTC)
2) Raffreddamento a liquido delle batterie: il calore del pacco batterie viene rimosso dal flusso di liquido. Poiché la capacità termica specifica del liquido è maggiore di quella dell'aria, l'effetto di raffreddamento del raffreddamento a liquido è migliore di quello del raffreddamento ad aria, e anche la velocità di raffreddamento è più rapida di quella del raffreddamento ad aria, e la distribuzione della temperatura dopo la dissipazione del calore del pacco batterie è relativamente uniforme. Pertanto, il raffreddamento a liquido è ampiamente utilizzato anche commercialmente.Riscaldatore del liquido di raffreddamento PTC)
3) Raffreddamento dei materiali a cambiamento di fase: I materiali a cambiamento di fase (PCM, Phase ChangeMaterial) includono paraffina, sali idrati, acidi grassi, ecc., che possono assorbire o rilasciare una grande quantità di calore latente quando si verifica un cambiamento di fase, mentre la loro temperatura rimane invariata. Pertanto, i PCM hanno una grande capacità di accumulo di energia termica senza consumo energetico aggiuntivo e sono ampiamente utilizzati nel raffreddamento delle batterie di prodotti elettronici come i telefoni cellulari. Tuttavia, l'applicazione alle batterie per autoveicoli è ancora in fase di ricerca. I materiali a cambiamento di fase presentano il problema della bassa conduttività termica, che causa la fusione della superficie del PCM a contatto con la batteria, mentre le altre parti non si fondono, riducendo le prestazioni di trasferimento del calore del sistema e rendendoli inadatti per batterie di grandi dimensioni. Se questi problemi potessero essere risolti, il raffreddamento con PCM diventerebbe la soluzione di sviluppo più promettente per la gestione termica dei veicoli a energia alternativa.
4) Raffreddamento a tubo di calore: Un tubo di calore è un dispositivo basato sul trasferimento di calore tramite cambiamento di fase. Un tubo di calore è un contenitore o un tubo sigillato riempito con un fluido di lavoro saturo (acqua, glicole etilenico, acetone, ecc.). Una sezione del tubo di calore è l'estremità di evaporazione e l'altra è l'estremità di condensazione. Può non solo assorbire il calore del pacco batterie, ma anche riscaldarlo. Attualmente è il sistema di gestione termica delle batterie di potenza più ideale. Tuttavia, è ancora oggetto di ricerca.
5) Raffreddamento diretto con refrigerante: il raffreddamento diretto è un metodo che sfrutta il principio di evaporazione e assorbimento del calore del refrigerante R134a e di altri refrigeranti, installando l'evaporatore del sistema di condizionamento dell'aria all'interno del vano batteria per raffreddarlo rapidamente. Il sistema di raffreddamento diretto offre un'elevata efficienza e una grande capacità di raffreddamento.
Data di pubblicazione: 29 aprile 2024
