Cos'è un sistema di gestione termica della batteria?

Essendo uno dei tre sistemi elettrici fondamentali dei veicoli commerciali elettrici puri, il pacco batterie di potenza è principalmente efficace nel fornire energia per la guida dei camion elettrici.

Per le batterie di potenza, la temperatura è uno dei fattori chiave che influenzano le normali prestazioni di carica e scarica e l'autonomia della batteria.

Temperature eccessivamente rigide in inverno possono portare a una significativa riduzione dell'autonomia del veicolo, mentre temperature eccessivamente calde in estate possono influire sulla dissipazione del calore della batteria o addirittura sulla combustione spontanea.

Per mantenere una buona prestazione del pacco batteria a tutte le temperature ambiente, molti produttori di veicoli lo dotano di un sistema di gestione termica. Quindi cosa fa esattamente un sistema di gestione termica? E quali sono i principali sistemi di gestione termica nei camion?

Cos'è un sistema di gestione termica della batteria?

Non c'è dubbio che la temperatura alla quale viene utilizzata la batteria e la temperatura ambiente sono estremamente importanti per i camion puramente elettrici. In condizioni parzialmente difficili, come caldo o freddo estremi, esiste il rischio di danni alla batteria, che possono ridurne le prestazioni e la durata.

Sebbene lo stile esterno della maggior parte dei camion elettrici puri abbia visto la tradizionale grande griglia aperta sui veicoli a carburante rimossa a favore di un design più tecnico e chiuso, i tre sistemi elettrici generano ancora calore quando il camion elettrico puro è in funzione e richiedono anche un po' di raffreddamento .

Ad esempio, se la batteria si surriscalda durante l'uso, avrà un certo impatto sulla sicurezza e sulla durata della batteria stessa. Inoltre, in inverno, le prestazioni e l'efficienza della batteria dei camion elettrici puri diminuiranno se il veicolo viene utilizzato in zone fredde, l'impatto più diretto è che l'autonomia è notevolmente ridotta e, a temperature troppo basse, anche i camion elettrici di solito sembrano essere troppo lenti o addirittura difficili da caricare.

Naturalmente, anche il motore ha bisogno di refrigerante per dissipare il calore. Al momento, i camion elettrici puri sono per lo più dotati di motori sincroni a magneti permanenti, che necessitano comunque di refrigerante per dissipare il calore in condizioni di carico pesante e in salita. Se il motore si surriscalda troppo per troppo tempo, i magneti permanenti possono smagnetizzarsi e possono verificarsi danni irreversibili.

L'applicazione del sistema di gestione termica della batteria è una delle tecnologie chiave per garantire che la batteria di alimentazione sia utilizzata correttamente a diverse temperature e in diverse condizioni per massimizzare l'uso dell'energia della batteria per assistere nella guida. Il suo obiettivo principale è mantenere la temperatura della batteria entro il giusto intervallo, consentendo così al pacco batteria di funzionare in modo ottimale.

Ad esempio, il sistema di gestione termica può regolare la temperatura della batteria stessa per diverse temperature ambientali per ridurre l'impatto delle temperature esterne sulle prestazioni della batteria. Inoltre, il sistema di gestione termica può inibire la formazione di zone calde localizzate e ridurre le differenze di temperatura all'interno del pacco batteria, evitando così gli effetti del surriscaldamento localizzato del pacco batteria.

Attualmente, le principali soluzioni di gestione termica della batteria nel mercato dei veicoli commerciali sono principalmente suddivise in due categorie: raffreddate ad aria e raffreddate a liquido.

La maggior parte dei piccoli camion elettrici puri, micro camion e camion leggeri sono principalmente raffreddati ad aria, mentre i raffreddati a liquido sono più spesso utilizzati in camion pesanti elettrici puri e rimorchi per trattori, dove la potenza di carica e scarica è maggiore.

Per raffreddamento ad aria intendiamo in realtà il raffreddamento naturale, il cui principio è quello di utilizzare il vento naturale per raffreddare la batteria.

È stato riferito che esiste anche una soluzione di raffreddamento ad aria aggiornata, in cui un materiale che può condurre il calore viene aggiunto alle estremità dell'elettrodo della cella della batteria, consentendo il trasferimento del calore attraverso il materiale termoconduttore all'involucro metallico per dissipare il calore e la sua efficienza complessiva di raffreddamento sarà ancora migliore.

Il vantaggio principale del raffreddamento ad aria è che è semplice ed economico e non vi è alcuna possibilità di perdite di liquido, il che lo rende complessivamente più affidabile.

Se la temperatura locale è adatta a tutte le stagioni e non c'è caldo o freddo estremo, anche il raffreddamento ad aria è sufficiente e adatto per il funzionamento del camion elettrico puro.

Nel complesso, la gestione termica raffreddata ad aria è chiaramente un'opzione più adatta per i micro truck puramente elettrici e i light truck elettrici, che sono principalmente economici.

Sebbene presenti alcuni vantaggi in termini di prezzo, questa tecnologia di raffreddamento ad aria con l'aria come mezzo presenta evidenti svantaggi. Dopotutto, può fare affidamento solo sull'aria esterna per il raffreddamento, che è inefficiente e inefficace e ha un effetto di raffreddamento limitato quando si scarica ad alta potenza.

Inoltre, anche il raffreddamento ad aria è direttamente influenzato dalla temperatura esterna, specialmente in condizioni climatiche estremamente calde o fredde, e la dissipazione del calore e l'efficienza di trasferimento del calore della batteria ne risentiranno in una certa misura.

Rispetto ai carrelli elettrici con gestione termica della batteria raffreddata ad aria, il raffreddamento a liquido è molto più rilassato in termini di dissipazione del calore e isolamento. Il principio è che il refrigerante nelle linee del refrigerante all'interno del pacco batteria rimuove il calore generato dalla batteria durante il funzionamento, raffreddando così la batteria.

In termini semplici, il raffreddamento a liquido significa che nel pacco batteria sono disposti diversi tubi e quando è necessario il raffreddamento, il refrigerante viene versato nei tubi per rimuovere il calore generato dalla batteria attraverso la circolazione dell'acqua per ottenere l'effetto di raffreddamento.

Oltre a raffreddare il pacco batteria in modo più efficiente, alcuni dei sistemi di gestione termica raffreddati a liquido riscaldano anche il pacco batteria, consentendo alla batteria di entrare rapidamente in condizioni operative ottimali anche a basse temperature.

Chiaramente, il raffreddamento a liquido ha una dissipazione del calore più elevata ed efficiente rispetto al raffreddamento ad aria, anche a fronte di carichi pesanti o potenza elevata, quando il carico di potenza della batteria è troppo elevato, il sistema di dissipazione del calore della circolazione dell'acqua di raffreddamento a liquido può raffreddare il pacco batteria nel tempo, e anche la dissipazione del calore è più uniforme e la differenza di temperatura tra le celle della batteria è minore, il che può migliorare efficacemente la stabilità e la durata del pacco batteria.

Le soluzioni di gestione termica raffreddate a liquido sono più efficienti nel mantenere la temperatura della batteria entro un intervallo ragionevole, consentendo al pacco batteria di essere ulteriormente migliorato in termini di efficienza, stabilità e durata.

Tuttavia, i camion elettrici raffreddati a liquido sono significativamente più costosi di quelli raffreddati ad aria e il design complessivo è più complesso. Se si utilizza il veicolo in un ambiente con temperatura adeguata e si hanno buone abitudini di guida, il raffreddamento ad aria è perfettamente adeguato.

Naturalmente, se l'ambiente è relativamente rigido, la differenza di temperatura tra le stagioni è grande e spesso ci sono carichi pesanti, allora il raffreddamento a liquido è ovviamente più adatto.

Che si tratti di un micro-camion elettrico puro o di un camion leggero puramente elettrico, molti produttori hanno dotato il pacco batteria di una funzione di riscaldamento. Il principio è quello di riscaldare la batteria mediante un filo di riscaldamento elettrico per evitare che la batteria funzioni a una temperatura troppo bassa, migliorando così l'efficienza della batteria.

Soprattutto al nord, dove la temperatura ambiente è relativamente bassa, la funzione di riscaldamento della batteria consente alla batteria di funzionare in modo più efficiente, aumentando così l'autonomia e riducendone l'eccessivo degrado.

Per i nuovi veicoli energetici, un efficiente sistema di gestione termica della batteria è estremamente importante e ha un grande impatto sull'esperienza di guida.

Sebbene le soluzioni di gestione termica raffreddate ad aria rappresentino attualmente una percentuale maggiore di micro-camion elettrici puri e camion leggeri elettrici puri, i camion elettrici raffreddati a liquido sono chiaramente più vantaggiosi dal punto di vista dell'effetto di utilizzo e della tecnologia.

Si ritiene che mentre la tecnologia continua a migliorare, aggiornare e ridurre i costi, sempre più prodotti adotteranno sistemi di gestione termica delle batterie raffreddate a liquido.