L'importanza dei veicoli a energia pulita rispetto ai veicoli tradizionali si riflette principalmente nei seguenti aspetti: In primo luogo, prevenire l'instabilità termica dei veicoli a energia pulita. Le cause dell'instabilità termica includono cause meccaniche ed elettriche (ad esempio, compressione o perforazione della batteria) ed elettrochimiche (sovraccarico e scarica eccessiva della batteria, ricarica rapida, ricarica a bassa temperatura, cortocircuito interno autoinnescato, ecc.). L'instabilità termica 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. Una gestione termica accurata della batteria può garantirne la durata e prolungarne la vita utile nei veicoli a energia pulita. In terzo luogo, rispetto ai veicoli a combustione, i veicoli a energia pulita non dispongono di un compressore per l'aria condizionata e non possono utilizzare il calore di scarto del motore per riscaldare l'abitacolo, ma possono solo utilizzare l'energia elettrica per regolare la temperatura, il che riduce notevolmente l'autonomia del veicolo stesso. Pertanto, la gestione termica dei veicoli a energia alternativa è diventata la chiave per risolvere i problemi relativi a tali veicoli.
La richiesta di gestione termica dei veicoli a nuova energia è significativamente più alta rispetto a quella dei veicoli a carburante tradizionali. La gestione termica automobilistica consiste nel controllare il calore dell'intero veicolo e il calore dell'ambiente nel suo complesso, mantenendo ogni componente in funzione nell'intervallo di temperatura ottimale e garantendo al contempo la sicurezza e il comfort di guida dell'auto. Il sistema di gestione termica dei veicoli a nuova energia comprende principalmente il sistema di climatizzazione, 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 la batteria e il controllo elettronico del motore. La gestione termica automobilistica tradizionale comprende principalmente il raffreddamento del motore e del cambio e la gestione termica del sistema di climatizzazione. I veicoli a combustibile utilizzano un refrigerante per il raffreddamento dell'abitacolo, riscaldano l'abitacolo con il calore di scarto del motore e raffreddano il motore e il cambio tramite raffreddamento a liquido o ad aria. Rispetto ai veicoli tradizionali, un cambiamento importante nei veicoli a nuova energia è la fonte di energia. I veicoli a nuova energia non hanno motori per fornire calore e il riscaldamento dell'aria condizionata è realizzato tramite PTC o pompa di calore. I veicoli a nuova energia hanno requisiti di raffreddamento aggiuntivi 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 combustibile tradizionali.
La complessità della gestione termica dei veicoli a nuova energia ha determinato l'aumento del valore di un singolo veicolo nella gestione termica. Il valore di un singolo veicolo in un 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 d'aria a pompa di calore,Riscaldatori del liquido di raffreddamento PTC, ecc.
Il raffreddamento a liquido ha sostituito il raffreddamento ad aria come tecnologia principale per il controllo della temperatura, e si prevede che il raffreddamento diretto raggiungerà importanti traguardi tecnologici.
I quattro metodi più comuni di gestione termica delle batterie sono il raffreddamento ad aria, il raffreddamento a liquido, il raffreddamento a materiale a cambiamento di fase e il raffreddamento diretto. La tecnologia di raffreddamento ad aria era la più utilizzata nei primi modelli, mentre il raffreddamento a liquido si è gradualmente affermato come la tecnologia dominante grazie alla sua capacità di garantire un raffreddamento uniforme. A causa del suo costo elevato, il raffreddamento a liquido è presente principalmente nei modelli di fascia alta e si prevede che in futuro verrà adottato anche nei modelli di fascia bassa.
Raffreddamento ad ariaRiscaldatore ad aria PTCIl raffreddamento ad aria è un metodo di raffreddamento in cui l'aria viene utilizzata come mezzo di trasferimento del calore e l'aria rimuove 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 in serie o in parallelo. Poiché il collegamento in parallelo consente una dissipazione del calore uniforme, la maggior parte dei sistemi di raffreddamento ad aria attuali adotta questa configurazione.
La tecnologia di raffreddamento a liquido utilizza lo scambio termico per convezione del liquido per dissipare il calore generato dalla batteria e ridurne la temperatura. Il fluido ha un elevato coefficiente di scambio termico, una grande capacità termica e una rapida velocità di raffreddamento, il che ha un effetto significativo sulla riduzione della temperatura massima e sul miglioramento della stabilità del campo termico del pacco batterie. Allo stesso tempo, il volume del sistema di gestione termica è relativamente ridotto. In caso di precursori di un'instabilità termica incontrollata, la soluzione di raffreddamento a liquido può fare affidamento su un grande flusso di fluido refrigerante per forzare il pacco batterie a dissipare il calore e realizzare una ridistribuzione termica tra i moduli della batteria, il che può sopprimere rapidamente il deterioramento continuo dell'instabilità termica incontrollata e ridurre il rischio di instabilità. 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 anche creare canali di raffreddamento tra i moduli della batteria o utilizzare una piastra di raffreddamento sul fondo della batteria. Il metodo di raffreddamento a liquido richiede un'elevata tenuta all'aria del sistema. Il raffreddamento a materiale a cambiamento di fase si riferisce al processo di cambiamento di stato della materia e di fornitura di calore latente del materiale senza modificarne la temperatura e le proprietà fisiche. Questo processo assorbe o rilascia 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 rimosso efficacemente.
Il metodo di raffreddamento diretto (o raffreddamento diretto con refrigerante) sfrutta il principio del calore latente di evaporazione dei refrigeranti (R134a, ecc.) per realizzare un sistema di climatizzazione nel veicolo o nel sistema di batterie. L'evaporatore del sistema di climatizzazione viene installato nel sistema di batterie, dove il refrigerante evapora rapidamente ed efficacemente, dissipando il calore dal sistema di batterie e completando così il raffreddamento di quest'ultimo.
Data di pubblicazione: 25 giugno 2024
