L'essenza della gestione termica risiede nel funzionamento dell'aria condizionata: "Flusso e scambio di calore".
La gestione termica dei veicoli a energia pulita è coerente con il principio di funzionamento dei condizionatori d'aria domestici. Entrambi utilizzano il principio del "ciclo di Carnot inverso" per modificare lo stato 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 energia pulita è coerente con il principio di funzionamento dei condizionatori d'aria domestici. Entrambi utilizzano il principio del "ciclo di Carnot inverso" per modificare lo stato del refrigerante attraverso il lavoro del compressore, scambiando così calore tra l'aria e il refrigerante per ottenere raffreddamento e riscaldamento. È principalmente suddivisa in tre circuiti: 1) Circuito motore: principalmente per la dissipazione del calore; 2) Circuito batteria: richiede una regolazione ad alta temperatura, che necessita sia di riscaldamento che di raffreddamento; 3) Circuito abitacolo: necessita sia di riscaldamento che di raffreddamento (corrispondente al raffreddamento e al riscaldamento dell'aria condizionata). Il suo metodo di funzionamento può essere semplicemente compreso come garantire che i componenti di ciascun circuito raggiungano la temperatura di esercizio appropriata. La direzione di aggiornamento consiste nel collegare i tre circuiti in serie e in parallelo tra loro per realizzare l'intreccio e l'utilizzo del freddo e del calore. Ad esempio, il climatizzatore dell'automobile trasmette il raffreddamento/calore generato all'abitacolo, che costituisce il "circuito di climatizzazione" per la gestione termica; un esempio della direzione di aggiornamento: dopo aver collegato in serie/parallelo il circuito di climatizzazione e il circuito della batteria, il circuito di climatizzazione fornisce raffreddamento/calore al circuito della batteria, rappresentando un'efficiente "soluzione di gestione termica" (risparmio di componenti del circuito della batteria/uso efficiente dell'energia). L'essenza della gestione termica è gestire il flusso di calore, in modo che il calore fluisca dove "è" necessario; e la migliore gestione termica è "efficiente ed efficiente dal punto di vista energetico" per realizzare il flusso e lo scambio di calore.
La tecnologia per realizzare questo processo deriva dai frigoriferi ad aria condizionata. Il raffreddamento/riscaldamento dei frigoriferi ad aria condizionata si basa sul principio del "ciclo di Carnot inverso". In parole semplici, il refrigerante viene compresso dal compressore per riscaldarsi, quindi il refrigerante riscaldato passa attraverso il condensatore e rilascia il calore nell'ambiente esterno. In questo processo, il refrigerante esotermico torna alla temperatura normale ed entra nell'evaporatore per espandersi e abbassare ulteriormente la temperatura, per poi tornare al compressore e iniziare il ciclo successivo, realizzando lo scambio di calore con l'aria. La valvola di espansione e il compressore sono i componenti più critici di questo processo. La gestione termica automobilistica si basa su questo principio per ottenere la temperatura del veicolo scambiando calore o freddo dal circuito di climatizzazione ad altri circuiti.
I primi veicoli a energia alternativa presentavano circuiti di gestione termica indipendenti e una bassa efficienza. I tre circuiti (condizionatore, batteria e motore) del primo sistema di gestione termica operavano in modo indipendente: il circuito del condizionatore si occupava solo del raffreddamento e del riscaldamento dell'abitacolo; il circuito della batteria si occupava solo del controllo della temperatura della batteria; e il circuito del motore si occupava solo del raffreddamento del motore. Questo modello indipendente causava problemi come la reciproca indipendenza tra i componenti e la bassa efficienza di utilizzo dell'energia. Le manifestazioni più dirette nei veicoli a energia alternativa sono problemi come circuiti di gestione termica complessi, scarsa durata della batteria e aumento del peso della carrozzeria. Pertanto, la direzione evolutiva della gestione termica è quella di far cooperare il più possibile i tre circuiti (batteria, motore e condizionatore) e di realizzare la massima interoperabilità possibile tra i componenti e l'energia per ottenere dimensioni dei componenti più ridotte, peso inferiore e maggiore durata della batteria.
2. Lo sviluppo della gestione termica è il processo di integrazione dei componenti e di utilizzo efficiente dell'energia.
Esaminando la storia dello sviluppo della gestione termica delle tre generazioni di veicoli a nuova energia, la valvola multidirezionale si rivela un componente necessario per gli aggiornamenti della gestione termica.
Lo sviluppo della gestione termica è un processo di integrazione dei componenti e di efficienza nell'utilizzo dell'energia. Dal breve confronto sopra riportato, si evince che, rispetto ai sistemi attualmente più avanzati, i sistemi di gestione termica iniziali presentavano una maggiore sinergia tra i circuiti, al fine di realizzare la condivisione dei componenti e l'utilizzo reciproco dell'energia. Analizziamo 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 prevedere con maggiore precisione la direzione futura dello sviluppo dei circuiti di gestione termica e le conseguenti variazioni di valore dei componenti. Pertanto, di seguito esamineremo brevemente la storia evolutiva dei sistemi di gestione termica, in modo da poter individuare insieme future opportunità di investimento.
La gestione termica dei veicoli a nuova energia è generalmente costituita da tre circuiti. 1) Circuito di climatizzazione: il circuito funzionale è anche il circuito con il valore più alto nella gestione termica. La sua funzione principale è quella di regolare la temperatura dell'abitacolo e coordinarsi con altri circuiti in parallelo. Solitamente fornisce calore con il principio PTC(Riscaldatore del liquido di raffreddamento PTC/Riscaldatore ad aria PTC) o pompa di calore e fornisce raffreddamento tramite il principio del condizionamento dell'aria; 2) Circuito batteria: viene utilizzato principalmente per controllare la temperatura di funzionamento della batteria in modo che la batteria mantenga sempre la temperatura di funzionamento ottimale, quindi questo circuito necessita di riscaldamento e raffreddamento contemporaneamente a seconda delle diverse situazioni; 3) Circuito motore: il motore genera calore quando funziona e il suo intervallo di temperatura di funzionamento è ampio. Il circuito richiede quindi solo una richiesta di raffreddamento. Osserviamo l'evoluzione dell'integrazione e dell'efficienza del sistema confrontando i cambiamenti della gestione termica dei principali modelli Tesla, dal Model S al Model Y. In generale, il sistema di gestione termica di prima generazione: la batteria è raffreddata ad aria o a liquido, il condizionatore d'aria è riscaldato da PTC e il sistema di azionamento elettrico è raffreddato a liquido. I tre circuiti sono fondamentalmente 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 della connessione in serie tra i sistemi, integrazione dei componenti; Sistema di gestione termica di terza generazione: riscaldamento dell'aria condizionata con pompa di calore, riscaldamento del motore in fase di stallo. L'applicazione della tecnologia si approfondisce, i sistemi sono collegati in serie e il circuito è complesso e ulteriormente integrato. Riteniamo che l'essenza dello sviluppo della gestione termica dei veicoli a nuova energia sia: basandosi sul flusso e sullo scambio di calore della tecnologia di condizionamento dell'aria, 1) evitare danni termici; 2) migliorare l'efficienza energetica; 3) riutilizzare i componenti per ottenere una riduzione di volume e peso.
Data di pubblicazione: 12 maggio 2023
