Diferencias en los sistemas de gestión térmica entre vehículos de nueva energía y vehículos convencionales
A medida que la demanda del mercado continúa creciendo, se están estableciendo estándares más altos para la confiabilidad del producto. Para los vehículos de nueva energía, la batería es el componente más crítico; su durabilidad y autonomía son las principales preocupaciones de los usuarios, y la gestión térmica es una tecnología clave que influye tanto en la vida útil de la batería como en la autonomía en climas fríos. Este artículo analiza las tecnologías de sistemas de gestión térmica para baterías de vehículos de nueva energía.
Descripción general de los sistemas de gestión térmica de baterías de energía
Los estrictos requisitos impuestos a los sistemas de gestión térmica de las baterías de los vehículos eléctricos han impulsado continuos avances tecnológicos en este campo. Un aspecto clave de este progreso es la optimización de las estructuras de disipación de calor de las baterías. El tren motriz de un vehículo eléctrico consta de varios componentes-incluidos módulos de batería y motores eléctricos-que generan una producción de energía y calor significativos. Dado su gran tamaño y el calor sustancial generado durante el funcionamiento, las baterías requieren medidas eficaces de refrigeración y disipación de calor para garantizar un rendimiento óptimo. La implementación de la gestión térmica no solo prolonga la vida útil de las baterías, sino que también reduce eficazmente la pérdida de energía.
Diferencias con la gestión térmica en vehículos convencionales
La gestión térmica en vehículos convencionales es relativamente sencilla y carece de sistemas de control complejos o componentes complejos. Su objetivo principal es simplemente mantener la temperatura del motor dentro de un rango operativo óptimo; La calefacción del habitáculo se basa en el calor residual generado por el motor, por lo que no requiere consumo de energía adicional.
Los vehículos de nuevas energías (NEV) se diferencian significativamente de los vehículos convencionales en términos de arquitectura del sistema. Esto requiere requisitos más exigentes para el diseño y la instalación de los componentes, así como un mayor espacio dentro del compartimiento del motor-un desafío agravado por las diversas características de los diferentes tipos de NEV. Los vehículos puramente eléctricos, por ejemplo, carecen de un motor que impulse la circulación del refrigerante o proporcione calor residual para calentar la cabina.
Los vehículos híbridos presentan sus propios desafíos únicos; Debido a estrategias de control específicas, es posible que el motor no esté funcionando en todo momento, lo que significa que no puede impulsar de manera constante la circulación del refrigerante ni proporcionar una fuente de calor-en tiempo real para la cabina. En consecuencia, los sistemas de gestión térmica de los NEV incorporanbombas de agua electricaspara impulsar la circulación del refrigerante. La calefacción de la cabina normalmente se logra mediante calefacción eléctrica: unPTCEl calentador (coeficiente de temperatura positivo) calienta el refrigerante, que luego circula hacia el núcleo del calentador del vehículo para proporcionar calor-el método predominante actualmente. Un enfoque alternativo implica calentar directamente el aire que pasa a través del evaporador y soplarlo hacia la cabina mediante un ventilador; sin embargo, este método rara vez se emplea debido a preocupaciones de seguridad relacionadas con el interior del vehículo.
Modos de funcionamiento de la unidad enfriada por agua-
El sistema de gestión térmica de la batería (TMS) cuenta con dos modos de funcionamiento:-refrigeración y auto-circulación-para abordar los distintos requisitos de gestión térmica de la batería.
Modo de enfriamiento: este modo utiliza el principio de refrigeración por compresión de vapor-para enfriar el refrigerante. Una vez conectado al circuito de refrigerante, un intercambiador de calor de placas facilita el enfriamiento del refrigerante, mientras que una bomba de agua impulsa el refrigerante para enfriar la batería, gestionando eficazmente problemas como altas temperaturas ambientales o aumentos excesivos de temperatura causados por la carga y descarga.
Modo de auto-circulación: el compresor permanece inactivo; la bomba de agua por sí sola impulsa la circulación del refrigerante para enfriar la batería durante períodos de baja carga térmica.
Estrategia de control: el controlador se conecta al sistema de gestión de baterías (BMS) a través de comunicación CAN para recibir e interpretar mensajes BMS. Según los parámetros analizados y las estrategias de control integradas-, el controlador gestiona el compresor y regula las velocidades del ventilador y la bomba de agua a través de comunicación PWM para ajustar automáticamente la potencia de salida. Simultáneamente, transmite datos de estado del controlador al BMS para garantizar que se satisfagan las necesidades de gestión térmica de la batería.
Proceso de control
Desde la circulación del refrigerante impulsada por bombas de agua eléctricas y la refrigeración-por compresión de vapor a través de compresores hasta el ajuste en tiempo real-de las velocidades del ventilador y de la bomba mediante el controlador TMS-facilitado por la comunicación CAN con el BMS-la gestión térmica de la batería en vehículos de nueva energía está evolucionando desde un simple control de temperatura hasta una coordinación inteligente multi-modo. En consecuencia, los compresores, las válvulas, los intercambiadores de calor y los algoritmos de control integrados se han convertido en factores críticos que determinan la vida útil de la batería y la autonomía de conducción a bajas-temperaturas.
