A essência da gestão térmica reside no funcionamento do ar condicionado: "Fluxo e troca de calor".
O gerenciamento térmico de veículos de novas energias é semelhante ao princípio de funcionamento dos condicionadores de ar domésticos. Ambos utilizam o princípio do "ciclo de Carnot reverso" para alterar a forma do fluido refrigerante através do funcionamento do compressor, trocando calor entre o ar e o fluido refrigerante para obter resfriamento e aquecimento. A essência do gerenciamento térmico é o "fluxo e troca de calor". O gerenciamento térmico de veículos de novas energias é semelhante ao princípio de funcionamento dos condicionadores de ar domésticos. Ambos utilizam o princípio do "ciclo de Carnot reverso" para alterar a forma do fluido refrigerante através do funcionamento do compressor, trocando calor entre o ar e o fluido refrigerante para obter resfriamento e aquecimento. Ele é dividido principalmente em três circuitos: 1) Circuito do motor: principalmente para dissipação de calor; 2) Circuito da bateria: requer ajuste de alta temperatura, necessitando tanto de aquecimento quanto de resfriamento; 3) Circuito da cabine: requer tanto aquecimento quanto de resfriamento (correspondendo ao resfriamento e aquecimento do ar condicionado). Seu método de funcionamento pode ser compreendido simplesmente como a garantia de que os componentes de cada circuito atinjam a temperatura de operação adequada. A tendência de aprimoramento consiste em conectar os três circuitos em série e em paralelo para realizar o entrelaçamento e a utilização do frio e do calor. Por exemplo, o ar-condicionado de um automóvel transmite o calor/resfriamento gerado para a cabine, constituindo o "circuito de ar-condicionado" para gerenciamento térmico; um exemplo de aprimoramento: após a conexão em série/paralelo entre o circuito de ar-condicionado e o circuito da bateria, o circuito de ar-condicionado fornece calor/resfriamento para o circuito da bateria, configurando uma solução eficiente de gerenciamento térmico (economia de componentes do circuito da bateria/uso eficiente de energia). A essência do gerenciamento térmico é controlar o fluxo de calor, direcionando-o para onde é necessário; e o melhor gerenciamento térmico é aquele que economiza energia e é eficiente na realização do fluxo e da troca de calor.
A tecnologia para realizar esse processo vem dos refrigeradores de ar condicionado. O resfriamento/aquecimento dos refrigeradores de ar condicionado é obtido através do princípio do "ciclo de Carnot reverso". Simplificando, o fluido refrigerante é comprimido pelo compressor para se aquecer, e então o fluido refrigerante aquecido passa pelo condensador e libera o calor para o ambiente externo. Nesse processo, o fluido refrigerante exotérmico retorna à temperatura ambiente e entra no evaporador para se expandir e reduzir ainda mais a temperatura, retornando então ao compressor para iniciar o próximo ciclo e realizar a troca de calor com o ar. A válvula de expansão e o compressor são as partes mais críticas desse processo. O gerenciamento térmico automotivo se baseia nesse princípio para controlar a temperatura do veículo, trocando calor ou frio do circuito de ar condicionado para outros circuitos.
Os primeiros veículos de novas energias possuíam circuitos de gerenciamento térmico independentes e baixa eficiência. Os três circuitos (ar-condicionado, bateria e motor) do sistema de gerenciamento térmico inicial operavam de forma independente, ou seja, o circuito do ar-condicionado era responsável apenas pelo aquecimento e resfriamento da cabine; o circuito da bateria era responsável apenas pelo controle da temperatura da bateria; e o circuito do motor era responsável apenas pelo resfriamento do motor. Esse modelo independente causava problemas como a independência mútua entre os componentes e a baixa eficiência na utilização de energia. As manifestações mais diretas disso em veículos de novas energias são problemas como circuitos de gerenciamento térmico complexos, baixa vida útil da bateria e aumento do peso do veículo. Portanto, o caminho para o desenvolvimento do gerenciamento térmico é fazer com que os três circuitos – bateria, motor e ar-condicionado – cooperem entre si o máximo possível, e alcançar a interoperabilidade das peças e da energia ao máximo, para obter menor volume de componentes, menor peso e maior autonomia da bateria.
2. O desenvolvimento da gestão térmica é o processo de integração de componentes e utilização eficiente de energia.
Analise o histórico de desenvolvimento da gestão térmica das três gerações de veículos de novas energias e observe como a válvula multivias se apresenta como um componente essencial para as atualizações de gestão térmica.
O desenvolvimento da gestão térmica é um processo de integração de componentes e otimização da utilização de energia. Através da breve comparação acima, podemos observar que, em comparação com os sistemas mais avançados atualmente, os sistemas iniciais de gestão térmica apresentavam maior sinergia entre os circuitos, visando o compartilhamento de componentes e a utilização mútua de energia. Analisando o desenvolvimento da gestão térmica sob a perspectiva de investidores, não é necessário compreender os princípios de funcionamento de todos os componentes, mas sim entender claramente como cada circuito opera e a história da evolução dos circuitos de gestão térmica. Isso nos permitirá prever com mais clareza a direção futura do desenvolvimento desses circuitos e as consequentes mudanças no valor dos componentes. Portanto, a seguir, revisaremos brevemente a história da evolução dos sistemas de gestão térmica para que possamos identificar juntos futuras oportunidades de investimento.
O gerenciamento térmico de veículos de novas energias geralmente é composto por três circuitos. 1) Circuito de ar condicionado: O circuito funcional é também o de maior importância no gerenciamento térmico. Sua principal função é ajustar a temperatura da cabine e coordenar-se com outros circuitos em paralelo. Geralmente, fornece calor com base no princípio do PTC (Controlador Termoelétrico de Temperatura).Aquecedor de líquido refrigerante PTC/Aquecedor de ar PTC) ou bomba de calor e fornece resfriamento através do princípio do ar condicionado; 2) Circuito da bateria: É usado principalmente para controlar a temperatura de operação da bateria, de forma que ela sempre mantenha a temperatura ideal de funcionamento. Portanto, esse circuito precisa de aquecimento e resfriamento simultaneamente, de acordo com as diferentes situações; 3) Circuito do motor: O motor gera calor durante o funcionamento e sua faixa de temperatura operacional é ampla. Consequentemente, o circuito requer apenas resfriamento. Observamos a evolução da integração e da eficiência do sistema comparando as mudanças no gerenciamento térmico dos principais modelos da Tesla, do Model S ao Model Y. De forma geral, o sistema de gerenciamento térmico de primeira geração: a bateria é resfriada a ar ou a líquido, o ar condicionado é aquecido por PTC e o sistema de acionamento elétrico é resfriado a líquido. Os três circuitos são basicamente mantidos em paralelo e funcionam independentemente um do outro; o sistema de gerenciamento térmico de segunda geração: resfriamento líquido da bateria, aquecimento por PTC, resfriamento líquido do controle elétrico do motor, aproveitamento do calor residual do motor elétrico, aprofundamento da conexão em série entre os sistemas e integração de componentes; Sistema de gerenciamento térmico de terceira geração: aquecimento por ar condicionado com bomba de calor, aquecimento do motor. A aplicação da tecnologia se aprofunda, os sistemas são conectados em série e o circuito é complexo e altamente integrado. Acreditamos que a essência do desenvolvimento do gerenciamento térmico de veículos de nova energia é: com base no fluxo e troca de calor da tecnologia de ar condicionado, 1) evitar danos térmicos; 2) melhorar a eficiência energética; 3) reutilizar peças para reduzir o volume e o peso.
Data da publicação: 12 de maio de 2023
