L'importanza dei veicoli a nuova energia rispetto ai veicoli tradizionali si riflette principalmente nei seguenti aspetti: in primo luogo, prevenire il runaway termico dei veicoli a nuova energia. Le cause del runaway termico includono cause meccaniche ed elettriche (estrusione della batteria in caso di collisione, agopuntura, ecc.) ed elettrochimiche (sovraccarica e scarica eccessiva della batteria, ricarica rapida, ricarica a bassa temperatura, cortocircuito interno autoinnescato, ecc.). Il runaway termico può causare l'incendio o addirittura l'esplosione della batteria, rappresentando una minaccia per la sicurezza dei passeggeri. In secondo luogo, la temperatura di esercizio ottimale della batteria è compresa tra 10 e 30 °C. Un'accurata gestione termica della batteria può garantirne la durata utile e prolungare la durata della batteria dei veicoli a nuova energia. In terzo luogo, rispetto ai veicoli a combustibile, i veicoli a nuova energia non dispongono della fonte di energia dei compressori dell'aria condizionata e non possono fare affidamento sul calore di scarto del motore per fornire calore all'abitacolo, ma possono solo utilizzare l'energia elettrica per regolare il calore, il che ridurrà notevolmente l'autonomia di crociera del veicolo a nuova energia stesso. Pertanto, la gestione termica dei veicoli a nuova energia è diventata la chiave per risolvere i limiti dei veicoli a nuova energia.
La domanda di gestione termica dei veicoli a nuova energia è significativamente più elevata rispetto a quella dei veicoli a carburante tradizionale. La gestione termica automobilistica ha lo scopo di controllare il calore dell'intero veicolo e dell'ambiente circostante, mantenendo ogni componente operativo nell'intervallo di temperatura ottimale e garantendo al contempo la sicurezza e il comfort di guida dell'auto. I sistemi di gestione termica dei veicoli a nuova energia includono principalmente il sistema di climatizzazione e il sistema di gestione termica della batteria.HVCH), sistema di controllo elettronico del motore. Rispetto alle auto tradizionali, la gestione termica dei veicoli a nuova energia ha aggiunto moduli di gestione termica per il controllo elettronico della batteria e del motore. La gestione termica automobilistica tradizionale include principalmente il raffreddamento del motore e del cambio e la gestione termica del sistema di climatizzazione. I veicoli a carburante utilizzano il refrigerante del climatizzatore per raffreddare l'abitacolo, riscaldano l'abitacolo con il calore di scarto del motore e raffreddano motore e cambio mediante raffreddamento a liquido o ad aria. Rispetto ai veicoli tradizionali, una modifica importante nei veicoli a nuova energia riguarda la fonte di alimentazione. I veicoli a nuova energia non hanno motori per fornire calore e il riscaldamento dell'aria condizionata è realizzato tramite PTC o aria condizionata a pompa di calore. I veicoli a nuova energia hanno aggiunto requisiti di raffreddamento per le batterie e i sistemi di controllo elettronico del motore, quindi la gestione termica dei veicoli a nuova energia è più complessa rispetto ai veicoli a carburante tradizionale.
La complessità della gestione termica dei veicoli a nuova energia ha determinato l'aumento del valore di un singolo veicolo con sistema di gestione termica. Il valore di un singolo veicolo con sistema di gestione termica è 2-3 volte superiore a quello di un'auto tradizionale. Rispetto alle auto tradizionali, l'incremento di valore dei veicoli a nuova energia deriva principalmente dal raffreddamento a liquido della batteria, dai condizionatori a pompa di calore,Riscaldatori del refrigerante PTC, ecc.
Il raffreddamento a liquido ha sostituito il raffreddamento ad aria come tecnologia di controllo della temperatura più diffusa e si prevede che il raffreddamento diretto raggiungerà traguardi tecnologici
I quattro metodi più comuni di gestione termica delle batterie sono il raffreddamento ad aria, il raffreddamento a liquido, il raffreddamento con materiali a cambiamento di fase e il raffreddamento diretto. La tecnologia di raffreddamento ad aria è stata utilizzata principalmente nei primi modelli, mentre quella a liquido si è gradualmente affermata grazie al raffreddamento uniforme. A causa del suo costo elevato, la tecnologia di raffreddamento a liquido è presente principalmente nei modelli di fascia alta e si prevede che in futuro si diffonderà anche nei modelli di fascia bassa.
Raffreddamento ad aria (Riscaldatore d'aria PTC) è un metodo di raffreddamento in cui l'aria viene utilizzata come mezzo di trasferimento del calore e l'aria assorbe direttamente il calore dalla batteria attraverso la ventola di scarico. Per il raffreddamento ad aria, è necessario aumentare il più possibile la distanza tra i dissipatori di calore e tra le batterie, e si possono utilizzare canali seriali o paralleli. Poiché il collegamento in parallelo può garantire una dissipazione del calore uniforme, la maggior parte degli attuali sistemi raffreddati ad aria adotta un collegamento in parallelo.
La tecnologia di raffreddamento a liquido utilizza lo scambio termico per convezione liquida per dissipare il calore generato dalla batteria e ridurne la temperatura. Il fluido liquido presenta un elevato coefficiente di trasferimento del calore, un'elevata capacità termica e una rapida velocità di raffreddamento, il che influisce significativamente sulla riduzione della temperatura massima e sul miglioramento dell'uniformità del campo di temperatura del pacco batteria. Allo stesso tempo, il volume del sistema di gestione termica è relativamente ridotto. Nel caso di precursori di runaway termico, la soluzione di raffreddamento a liquido può contare su un ampio flusso di fluido refrigerante per forzare il pacco batteria a dissipare il calore e realizzare la ridistribuzione del calore tra i moduli batteria, il che può rapidamente sopprimere il continuo deterioramento dovuto a runaway termico e ridurre il rischio di runaway. La forma del sistema di raffreddamento a liquido è più flessibile: le celle o i moduli della batteria possono essere immersi nel liquido, è possibile impostare canali di raffreddamento tra i moduli batteria oppure è possibile utilizzare una piastra di raffreddamento sul fondo della batteria. Il metodo di raffreddamento a liquido richiede elevati requisiti di ermeticità del sistema. Il raffreddamento con materiali a cambiamento di fase si riferisce al processo di cambiamento di stato della materia e di fornitura di calore latente senza modificare la temperatura e le proprietà fisiche. Questo processo assorbirà o rilascerà una grande quantità di calore latente per raffreddare la batteria. Tuttavia, dopo il completo cambiamento di fase del materiale a cambiamento di fase, il calore della batteria non può essere dissipato efficacemente.
Il metodo di raffreddamento diretto (raffreddamento diretto del refrigerante) sfrutta il principio del calore latente di evaporazione dei refrigeranti (R134a, ecc.) per installare un sistema di aria condizionata nel veicolo o nel sistema della batteria e installa l'evaporatore del sistema di aria condizionata nel sistema della batteria, mentre il refrigerante nell'evaporatore evapora e rimuove rapidamente ed efficacemente il calore dal sistema della batteria, in modo da completare il raffreddamento del sistema della batteria.
Data di pubblicazione: 25-06-2024
