Qual é o sistema de gerenciamento térmico da bateria?

Como um dos principais componentes do sistema de trem de força do veículo comercial elétrico, a principal função da bateria de tração é fornecer energia para a propulsão do caminhão elétrico.

A temperatura é um fator crítico que afeta o desempenho normal de carga e descarga, bem como o alcance da bateria de tração. Temperaturas extremamente frias podem reduzir significativamente a autonomia do veículo, enquanto o calor excessivo pode afetar o resfriamento da bateria e até mesmo causar fuga térmica ou combustão.

Para manter o bom desempenho das baterias em diversas temperaturas ambientes, muitos fabricantes de automóveis estão equipando-as com sistemas de gerenciamento térmico. Então, o que um sistema de gerenciamento térmico faz? Quais são os principais sistemas de gerenciamento térmico em caminhões?

Sem dúvida, a temperatura da bateria durante o uso e a temperatura ambiente são extremamente importantes para caminhões elétricos puros, e alguns ambientes agressivos, como calor ou frio extremo, podem causar danos à bateria, o que por sua vez reduz o desempenho e o serviço vida útil da bateria.

Embora a maioria dos camiões eléctricos puros tenha eliminado o tradicional design de grelha aberta grande encontrado nos veículos convencionais movidos a combustível e substituído por um design fechado, os camiões eléctricos ainda geram calor a partir dos seus sistemas de trem de força durante a operação. Portanto, eles ainda requerem um certo nível de resfriamento.

Se a bateria superaquecer durante o uso, isso poderá ter um impacto negativo no desempenho de segurança e na vida útil geral da bateria. Além disso, ao operar caminhões elétricos em regiões frias durante o inverno, o desempenho e a eficiência da bateria podem diminuir. A consequência mais direta é uma redução significativa na autonomia do veículo e, em temperaturas extremamente baixas, os camiões elétricos podem sofrer um carregamento lento ou mesmo difícil.

Certamente, o motor elétrico também necessita de um sistema de refrigeração para dissipar o calor. Atualmente, muitos caminhões 100% elétricos são equipados com motores síncronos de ímã permanente, que ainda necessitam de um sistema de refrigeração para dissipação de calor sob cargas pesadas, como subidas de encostas. Se o motor operar em altas temperaturas por um longo período, poderá levar à desmagnetização dos ímãs permanentes do motor, causando danos irreversíveis.

A aplicação de sistemas de gestão térmica de baterias é uma das tecnologias chave para garantir o normal funcionamento das baterias de tração sob diferentes temperaturas e condições em veículos elétricos. Permite maximizar a utilização da energia da bateria para auxiliar na condução. O principal objetivo desses sistemas é manter a temperatura da bateria dentro de uma faixa apropriada, permitindo que a bateria atinja um desempenho ideal.

Por exemplo, o sistema de gestão térmica pode ajustar a temperatura interna da bateria com base em diferentes temperaturas ambientais, reduzindo assim o impacto da temperatura externa no desempenho da bateria. Além disso, o sistema de gerenciamento térmico pode prevenir a formação de pontos quentes localizados e minimizar as variações de temperatura dentro da bateria, mitigando os efeitos prejudiciais causados ​​pelo superaquecimento localizado.

No atual mercado de veículos comerciais, as principais soluções de gerenciamento térmico de baterias podem ser amplamente categorizadas em dois tipos: refrigeração a ar e refrigeração líquida. O resfriamento a ar é predominantemente usado em pequenas vans elétricas e caminhões leves, enquanto o resfriamento líquido é mais comumente aplicado em caminhões elétricos pesados ​​e reboques elétricos que exigem maior potência.

O resfriamento a ar utiliza fluxo de ar natural para dissipar o calor da bateria. Há também uma versão atualizada do resfriamento a ar, onde materiais condutores de calor são adicionados aos eletrodos em ambas as extremidades das células da bateria. Isto permite que o calor seja transferido através dos materiais condutores para o invólucro metálico para uma dissipação de calor mais eficiente. Este sistema de resfriamento de ar atualizado oferece melhor eficiência geral de dissipação de calor.

As vantagens do resfriamento a ar residem principalmente em sua estrutura simples, baixo custo e ausência de potencial vazamento de líquido, o que aumenta a confiabilidade geral. No geral, para pequenas vans elétricas e caminhões leves elétricos que priorizam vantagens de preço, o gerenciamento térmico de resfriamento de ar é claramente uma escolha mais adequada.

Embora a tecnologia de resfriamento a ar, que depende do ar como meio, ofereça algumas vantagens de custo, ela também apresenta desvantagens visíveis. Sua eficiência de resfriamento é relativamente baixa e o efeito geral de resfriamento é moderado, pois depende apenas do fluxo de ar externo para dissipação de calor. A eficácia do resfriamento é limitada, especialmente durante descargas de alta potência. Além disso, o resfriamento do ar é diretamente influenciado pelas temperaturas externas, especialmente em condições climáticas extremamente quentes ou frias, o que pode afetar até certo ponto a dissipação de calor da bateria e a eficiência de transferência.

Em comparação com caminhões elétricos com refrigeração a ar para gerenciamento térmico da bateria, a refrigeração líquida oferece dissipação de calor e isolamento mais eficazes. O princípio do resfriamento líquido envolve a circulação de um líquido refrigerante dentro do circuito do fluido refrigerante dentro da bateria para remover o calor gerado durante a operação da bateria, proporcionando assim uma dissipação de calor eficiente para a bateria.

Em termos simples, o resfriamento líquido envolve o arranjo de múltiplas tubulações dentro da bateria. Quando o resfriamento é necessário, um refrigerante é bombeado para essas tubulações, e o calor gerado pela bateria é transportado através de um sistema de circulação de água, alcançando o efeito de resfriamento.

Além de uma dissipação de calor mais eficiente para a bateria, alguns sistemas de gerenciamento térmico de refrigeração líquida também incorporam recursos de aquecimento da bateria. Isto permite que a bateria atinja rapidamente a temperatura ideal de funcionamento, mesmo em ambientes frios. Claramente, o resfriamento líquido oferece maior e mais robusta eficiência de dissipação de calor em comparação ao resfriamento a ar. Mesmo sob cargas pesadas ou saídas de alta potência, quando a carga da bateria é excessiva, o sistema de circulação de água de resfriamento líquido pode resfriar imediatamente a bateria. Além disso, o resfriamento líquido proporciona uma dissipação de calor mais uniforme, reduz as diferenças de temperatura entre as células da bateria e aumenta efetivamente a estabilidade e a vida útil da bateria.

As soluções de gerenciamento térmico de resfriamento líquido podem controlar com mais eficiência a temperatura da bateria dentro de uma faixa razoável, melhorando ainda mais a eficiência de trabalho, estabilidade e durabilidade da bateria. Porém, em termos de custos de aquisição, os caminhões elétricos equipados com refrigeração líquida são visivelmente mais caros do que aqueles com refrigeração a ar. O design geral também é mais complexo. Se o seu ambiente operacional tiver temperaturas adequadas e você tiver bons hábitos de condução, usar refrigeração a ar é completamente suficiente.

Muitos fabricantes agora equipam as baterias de pequenas vans elétricas e caminhões elétricos leves com funções de aquecimento. O princípio por trás disso é fornecer aquecimento auxiliar à bateria por meio de elementos de aquecimento elétrico, garantindo que a bateria seja aquecida e evitando que ela funcione em temperaturas excessivamente baixas. Isso ajuda a melhorar a eficiência da bateria. A função de aquecimento da bateria permite que a bateria opere de forma mais eficiente, aumentando assim a autonomia e reduzindo a ocorrência de degradação excessiva do desempenho da bateria.

Linhas de refrigeração líquida reservadas, mas não canalizadas▲

Para novos camiões energéticos, um sistema eficiente de gestão térmica da bateria é extremamente importante e tem um grande impacto na experiência de condução.