L'essenza della gestione termica è il funzionamento dell'aria condizionata: "flusso e scambio di calore"
La gestione termica dei veicoli a nuova energia è coerente con il principio di funzionamento dei condizionatori d'aria domestici. Entrambi utilizzano il principio del "ciclo di Carnot inverso" per modificare la forma del refrigerante attraverso il lavoro del compressore, scambiando così calore tra l'aria e il refrigerante per ottenere raffreddamento e riscaldamento. L'essenza della gestione termica è "flusso e scambio di calore". La gestione termica dei veicoli a nuova energia è coerente con il principio di funzionamento dei condizionatori d'aria domestici. Entrambi utilizzano il principio del "ciclo di Carnot inverso" per modificare la forma del refrigerante attraverso il lavoro del compressore, scambiando così calore tra l'aria e il refrigerante per ottenere raffreddamento e riscaldamento. È principalmente suddiviso in tre circuiti: 1) Circuito motore: principalmente per la dissipazione del calore; 2) Circuito batteria: richiede una regolazione ad alta temperatura, che richiede sia calore che raffreddamento; 3) Circuito abitacolo: richiede sia calore che raffreddamento (corrispondente al raffreddamento e al riscaldamento dell'aria condizionata). Il suo metodo di funzionamento può essere semplicemente inteso come la garanzia che i componenti di ciascun circuito raggiungano la temperatura di esercizio appropriata. La direzione di miglioramento prevede che i tre circuiti siano collegati in serie e in parallelo tra loro per realizzare l'interazione e l'utilizzo di freddo e calore. Ad esempio, il condizionatore d'aria di un'automobile trasmette il raffreddamento/calore generato all'abitacolo, che costituisce il "circuito di condizionamento" per la gestione termica; un esempio della direzione di miglioramento: dopo che il circuito di condizionamento e il circuito della batteria sono collegati in serie/parallelo, il circuito di condizionamento fornisce al circuito della batteria raffreddamento/calore. Questa è una "soluzione di gestione termica" efficiente (risparmio di componenti del circuito della batteria/uso efficiente dal punto di vista energetico). L'essenza della gestione termica è gestire il flusso di calore, in modo che scorra dove serve; e la migliore gestione termica è "a risparmio energetico ed efficiente" per realizzare il flusso e lo scambio di calore.
La tecnologia per realizzare questo processo deriva dai frigoriferi con aria condizionata. Il raffreddamento/riscaldamento dei frigoriferi con aria condizionata si ottiene attraverso il principio del "ciclo di Carnot inverso". In parole povere, il refrigerante viene compresso dal compressore per riscaldarsi, quindi il refrigerante riscaldato passa attraverso il condensatore e rilascia calore all'ambiente esterno. Durante il processo, il refrigerante esotermico torna a temperatura normale ed entra nell'evaporatore per espandersi e ridurre ulteriormente la temperatura, per poi tornare al compressore per iniziare il ciclo successivo e realizzare lo scambio termico nell'aria. La valvola di espansione e il compressore sono i componenti più critici in questo processo. La gestione termica automobilistica si basa su questo principio per ottenere la gestione termica del veicolo scambiando calore o freddo dal circuito di aria condizionata ad altri circuiti.
I primi veicoli a nuova energia avevano circuiti di gestione termica indipendenti e una bassa efficienza. I tre circuiti (condizionatore, batteria e motore) del primo sistema di gestione termica funzionavano in modo indipendente, ovvero il circuito del condizionatore era responsabile solo del raffreddamento e del riscaldamento dell'abitacolo; il circuito della batteria era responsabile solo del controllo della temperatura della batteria; e il circuito del motore era responsabile solo del raffreddamento del motore. Questo modello indipendente causa problemi come l'indipendenza reciproca tra i componenti e la bassa efficienza di utilizzo dell'energia. Le manifestazioni più dirette nei veicoli a nuova energia sono problemi come circuiti di gestione termica complessi, scarsa durata della batteria e aumento del peso della carrozzeria. Pertanto, il percorso di sviluppo della gestione termica consiste nel far sì che i tre circuiti di batteria, motore e condizionatore cooperino il più possibile tra loro e realizzare la massima interoperabilità possibile di componenti ed energia per ottenere un volume dei componenti inferiore, un peso inferiore e una maggiore durata della batteria.
2. Lo sviluppo della gestione termica è il processo di integrazione dei componenti e di utilizzo efficiente dell'energia
Esaminare la cronologia dello sviluppo della gestione termica delle tre generazioni di veicoli a nuova energia e la valvola multidirezionale è un componente necessario per gli aggiornamenti della gestione termica
Lo sviluppo della gestione termica è il processo di integrazione dei componenti e di efficienza nell'utilizzo dell'energia. Attraverso il breve confronto sopra riportato, si può notare che, rispetto al sistema più avanzato attuale, il sistema di gestione termica iniziale presenta principalmente una maggiore sinergia tra i circuiti, in modo da ottenere la condivisione dei componenti e l'utilizzo reciproco dell'energia. Consideriamo lo sviluppo della gestione termica dal punto di vista degli investitori. Non è necessario comprendere i principi di funzionamento di tutti i componenti, ma una chiara comprensione del funzionamento di ciascun circuito e della storia evolutiva dei circuiti di gestione termica ci consentirà di fare previsioni più chiare. È importante determinare la direzione futura dello sviluppo dei circuiti di gestione termica e le corrispondenti variazioni di valore dei componenti. Pertanto, di seguito ripercorreremo brevemente la storia evolutiva dei sistemi di gestione termica in modo da poter scoprire insieme future opportunità di investimento.
La gestione termica dei veicoli a nuova energia è solitamente costituita da tre circuiti. 1) Circuito di climatizzazione: il circuito funzionale è anche il circuito con il valore più elevato nella gestione termica. La sua funzione principale è quella di regolare la temperatura dell'abitacolo e di coordinarsi con altri circuiti in parallelo. Solitamente fornisce calore tramite il principio PTC (Termoconvettore a termocoppia).Riscaldatore del refrigerante PTC/Riscaldatore d'aria PTC) o pompa di calore e fornisce raffreddamento attraverso il principio dell'aria condizionata; 2) Circuito della batteria: viene utilizzato principalmente per controllare la temperatura di esercizio della batteria in modo che mantenga sempre la temperatura di esercizio ottimale, quindi questo circuito necessita di calore e raffreddamento contemporaneamente a seconda delle diverse situazioni; 3) Circuito del motore: il motore genera calore quando è in funzione e il suo intervallo di temperatura di esercizio è ampio. Il circuito richiede quindi solo la richiesta di raffreddamento. Osserviamo l'evoluzione dell'integrazione e dell'efficienza del sistema confrontando le modifiche alla gestione termica dei principali modelli Tesla, dalla Model S alla Model Y. Nel complesso, il sistema di gestione termica di prima generazione: la batteria è raffreddata ad aria o a liquido, il condizionatore è riscaldato da PTC e il sistema di azionamento elettrico è raffreddato a liquido. I tre circuiti sono sostanzialmente mantenuti in parallelo e funzionano indipendentemente l'uno dall'altro; il sistema di gestione termica di seconda generazione: raffreddamento a liquido della batteria, riscaldamento PTC, raffreddamento a liquido del controllo elettrico del motore, utilizzo del calore di scarto del motore elettrico, approfondimento del collegamento in serie tra i sistemi, integrazione dei componenti; Sistema di gestione termica di terza generazione: riscaldamento con pompa di calore, riscaldamento in stallo del motore. L'applicazione della tecnologia si approfondisce, i sistemi sono collegati in serie e il circuito è complesso e ulteriormente integrato. Crediamo che l'essenza dello sviluppo della gestione termica dei veicoli a nuova energia sia: basata sul flusso di calore e sullo scambio di calore della tecnologia di climatizzazione, per 1) evitare danni termici; 2) migliorare l'efficienza energetica; 3) riutilizzare le parti per ottenere una riduzione di volume e peso.
Data di pubblicazione: 12 maggio 2023
