Sebbene le celle a combustibile siano ancora utilizzate principalmente sui veicoli commerciali, le autovetture sono solo i prodotti Toyota Honda Hyundai, ma poiché l'articolo si concentra sulle autovetture e anche altri modelli di confronto sono autovetture, ecco come esempio la Toyota Mirai.
Il sistema di gestione termica delle celle a combustibile presenta i seguenti tre punti principali:
Requisiti di dissipazione del calore del reattore a celle a combustibile
Il reattore è il sito in cui avviene la reazione idrogeno-ossigeno e genera calore producendo al contempo elettricità. L'aumento di temperatura contribuisce ad aumentare la potenza di scarica del reattore, ma il calore non può essere accumulato, quindi l'acqua, prodotto della reazione, e il refrigerante del reattore devono fluire insieme per dissipare il calore.
Mantenendo la temperatura del reattore, è possibile controllare efficacemente la potenza in uscita per soddisfare le esigenze dinamiche del sistema di propulsione del conducente. Il calore generato dall'elettronica di potenza del reattore e dall'inverter del motore può essere utilizzato come parte del calore per il riscaldamento dell'abitacolo in inverno.
Il problema dell'avviamento a freddo del reattore
Il reattore a celle a combustibile non può fornire elettricità direttamente a bassa temperatura, quindi deve essere riscaldato tramite calore esterno prima di poter entrare in modalità di funzionamento normale.
A questo punto, il circuito di dissipazione del calore sopra menzionato deve essere invertito in un circuito di riscaldamento e la commutazione in questo caso potrebbe richiedere una valvola di controllo del circuito simile a una valvola a tre vie e due vie.
Il riscaldamento può essere effettuato da un esternoriscaldatore elettrico PTC, potenza di riscaldamento elettrica dalla batteria. Sembra che esista anche una tecnologia che consente al reattore di generare il proprio calore, in modo che l'energia generata dalla reazione sia in gran parte sotto forma di calore per riscaldare il corpo del reattore.
Raffreddamento booster
Questa parte è un po' come la festa dell'auto ibrida menzionata in precedenza: per soddisfare la richiesta di potenza del reattore, anche la quantità di ossigeno presente nel reagente ha un certo fabbisogno, quindi l'aria di aspirazione deve essere pressurizzata per aumentarne la densità, aumentando così il flusso di massa di ossigeno. Per questo motivo, è necessario il raffreddamento post-boost, che può essere collegato in serie nello stesso circuito di raffreddamento, poiché l'intervallo di temperatura è relativamente vicino a quello degli altri componenti.
Veicoli puramente elettrici
In conclusione, i veicoli completamente elettrici sono i veicoli più popolari sul mercato odierno. Ricerca e sviluppo nella gestione termica dei veicoli elettrici sono stati condotti da tutte le principali case automobilistiche e dai principali fornitori. Ecco tre punti principali che li differenziano dagli altri tipi di veicoli:
Preoccupazioni per la gamma invernale
La maggior parte del merito per l'autonomia va alla densità energetica della batteria, al consumo elettrico del veicolo e alla resistenza al vento, che sono aspetti non legati alla gestione termica, ma non tanto in inverno.
Per garantire il comfort nell'abitacolo e l'avviamento a freddo della batteria ad alta tensione, il sistema di gestione termica consuma molta energia elettrica e una significativa riduzione dell'autonomia invernale è già la norma.
Il motivo principale è che il sistema di propulsione di un veicolo elettrico puro genera molto più calore rispetto al motore, alla batteria e alla temperatura.
Attualmente soluzioni comuni come il sistema di pompa di calore, il sistema di azionamento del calore e il calore ambientale attraverso il ciclo del compressore per fornire la cabina e la batteria, c'è anche il Weimar EX5 nell'uso diriscaldatori a gasolio, l'utilizzo di una parte del calore di combustione del diesel per fornire la batteria e il preriscaldamento dell'abitacolo (Riscaldatori PTC), un'altra è la tecnologia di autoriscaldamento della batteria, che consente di avviare la batteria con una piccola porzione di energia per riscaldare ciascuna unità della batteria, riducendo così la dipendenza dai circuiti di scambio termico esterni.
Data di pubblicazione: 20-04-2023
