Visão geral dos sistemas de refrigeração em veículos de novas energias
I. Visão geral dos sistemas de resfriamento
O sistema de refrigeração de um veículo de nova energia, mais precisamente descrito como um sistema de gerenciamento térmico, tem a tarefa principal de garantir que os principais componentes, como a bateria, o motor e o sistema de controle eletrônico, operem dentro de sua faixa ideal de temperatura para garantir a segurança, o desempenho, a vida útil e a autonomia do veículo.
1. Segurança: Evita fuga térmica causada pelo superaquecimento da bateria.
2. Desempenho: Garante que o sistema de acionamento elétrico não limite a produção de energia devido ao superaquecimento sob cargas elevadas (como aceleração rápida e condução em alta-velocidade).
3. Vida útil: Manter a temperatura da bateria dentro de uma faixa ideal (normalmente em torno de 30 graus) retarda significativamente a degradação da capacidade da bateria.
4. Autonomia: O gerenciamento térmico eficiente reduz o consumo de energia para aquecimento ou resfriamento e faz uso racional do calor residual, aumentando assim a autonomia real.
II. Composição e Funções do Sistema de Gestão Térmica
O sistema de gestão térmica de um novo veículo energético é normalmente composto pelos seguintes subsistemas acoplados entre si:
1. Sistema de gerenciamento térmico da bateria de energia
Este é o aspecto central e mais desafiador de todo o sistema.
(1) Objetivo:Para manter uma temperatura uniforme da bateria e mantê-la dentro de sua janela operacional ideal em um ambiente externo variando de -30 graus a 55 graus.
(2) Métodos de resfriamento:
① Resfriamento a Ar: Estrutura simples e baixo custo, mas baixa eficiência de resfriamento e baixa uniformidade de temperatura; usado principalmente em modelos de alcance-inicial ou baixo.
② Resfriamento líquido: Atualmente a solução principal. A troca de calor ocorre através do fluxo do líquido refrigerante através das placas de resfriamento líquido dentro da bateria. Alta eficiência, boa uniformidade de temperatura e suporta carregamento rápido e alta potência.
③ Resfriamento direto (resfriamento por refrigerante): Utiliza o refrigerante do ar condicionado para evaporar e absorver diretamente o calor dentro da bateria; a velocidade de resfriamento mais rápida, mas o sistema é complexo e caro.
(3) Métodos de aquecimento:
① Aquecedor PTC: dividido em PTC aquecido a ar-(ar de aquecimento) e PTC aquecido a água-(refrigerante de aquecimento). Este último é atualmente mais popular e pode ser integrado ao sistema de refrigeração líquida.
② Integração com bomba de calor e ar condicionado: Absorve o calor do ambiente; o seu índice de eficiência energética é muito superior ao do PTC, tornando-o uma tecnologia fundamental para melhorar a autonomia no inverno.
2. Sistema de gerenciamento térmico de controle elétrico e motor
(1) Objetivo: dissipar o calor de componentes-de alta potência, como o motor, o controlador do motor (inversor) e o-carregador integrado, evitando degradação do desempenho ou danos devido a altas temperaturas.
(2) Método: É usado principalmente resfriamento líquido. Normalmente compartilha um circuito de refrigeração com o sistema de refrigeração líquida da bateria, mas é ramificado e controlado por meio de válvulas, trocadores de calor e outros componentes.
3. Sistema de gerenciamento térmico de ar condicionado (cockpit)
(1) Objectivo: Fornecer refrigeração e aquecimento ao habitáculo.
(2) Resfriamento: Semelhante aos automóveis tradicionais, utiliza um compressor elétrico para realizar o ciclo de resfriamento.
(3) Aquecimento:
① Aquecimento PTC: Uma solução inicial, proporcionando aquecimento rápido, mas com consumo de energia extremamente elevado, impactando severamente a autonomia de inverno.
② Ar condicionado com bomba de calor: a tendência atual-de desenvolvimento de alto padrão e mainstream. Ele usa uma válvula reversora de quatro-vias para alternar o fluxo de refrigerante, "transferindo" o calor do ar externo-de baixa temperatura para o interior do veículo, alcançando uma taxa de eficiência energética 2 a 3 vezes maior que o PTC.
III. Principais modos de operação
1. Operação em altas-temperaturas no verão
(1) A bateria/motor requer dissipação de calor, a cabine requer resfriamento.
(2) O sistema prioriza o ar condicionado para resfriamento da cabine e utiliza o sistema de refrigeração para resfriamento eficiente da bateria.
(3) O calor do motor é dissipado através de um radiador-de baixa temperatura.
2. Operação em baixa-temperatura no inverno (sem bomba de calor)
(1) A bateria requer aquecimento, a cabine requer aquecimento.
(2) Baseia-se principalmente em um PTC de alta-potência, resultando em consumo de energia extremamente alto e alcance significativamente reduzido.
3. Operação em baixa-temperatura no inverno (com bomba de calor + recuperação de calor residual)
(1) Modo ideal. A bomba de calor extrai calor do ambiente para a cabine.
(2) O calor residual do sistema de acionamento elétrico é coletado e priorizado para aquecimento da bateria; o calor restante auxilia no aquecimento da cabine.
(3) Reduz significativamente a frequência de uso do PTC, melhorando efetivamente a autonomia no inverno.
4. Operação de carregamento rápido
(1) O carregamento-de alta corrente gera uma grande quantidade de calor, exigindo resfriamento ativo.
(2) O sistema liga o ar condicionado e usa o sistema de resfriamento para resfriar a bateria e garantir velocidade de carregamento e segurança.
