Embora a célula de combustível ainda esteja presente principalmente em veículos comerciais, apenas a Toyota, a Honda e a Hyundai possuem produtos desse tipo em carros de passeio. Como este artigo se concentra em carros de passeio, e os demais modelos de comparação também são de carros de passeio, usaremos o Toyota Mirai como exemplo.
O sistema de gerenciamento térmico da célula de combustível apresenta os seguintes três pontos principais:
Requisitos de dissipação de calor do reator de célula de combustível
O reator é o local da reação hidrogênio-oxigênio e gera calor enquanto produz eletricidade. O aumento da temperatura contribui para o aumento da potência de descarga do reator, mas o calor não pode ser armazenado, portanto, a água resultante da reação e o fluido refrigerante do reator precisam circular juntos para dissipá-lo.
E a manutenção da temperatura do reator permite controlar eficazmente a potência de saída para atender às necessidades dinâmicas do sistema de acionamento. O calor gerado pela eletrônica de potência do reator e pelo inversor do motor pode ser utilizado como parte do sistema de aquecimento da cabine no inverno.
O problema da partida a frio do reator
O reator de célula de combustível não consegue fornecer eletricidade diretamente em baixas temperaturas, sendo necessário aquecê-lo por meio de calor externo antes de entrar em modo de operação normal.
Neste ponto, o circuito de dissipação de calor mencionado anteriormente precisa ser invertido para um circuito de aquecimento, e a comutação aqui pode exigir uma válvula de controle de circuito semelhante a uma válvula de três vias e duas vias.
O aquecimento pode ser feito por um sistema externo.aquecedor PTC elétrico, energia de aquecimento elétrico proveniente da bateria para fornecer. Parece haver também tecnologia que permite ao reator gerar seu próprio calor, de modo que a energia gerada pela reação seja convertida em calor para aquecer o corpo do reator.
Resfriamento auxiliar
Esta parte é um pouco como a festa do carro híbrido mencionada anteriormente: para atender à demanda de energia do reator, a quantidade de oxigênio reagente também tem uma certa necessidade, então a entrada de ar precisa ser pressurizada para aumentar a densidade e, consequentemente, o fluxo de massa de oxigênio. Por esse motivo, surge o resfriamento pós-impulso, que pode ser conectado em série no mesmo circuito de resfriamento, já que a faixa de temperatura é relativamente próxima à dos outros componentes.
Veículos puramente elétricos
Em resumo, os veículos puramente elétricos são os mais populares do mercado atualmente. Pesquisas e desenvolvimento em gerenciamento térmico para veículos elétricos têm sido realizados por todas as principais montadoras e fornecedores. A seguir, apresentamos três pontos principais que os diferenciam de outros tipos de veículos:
preocupações com a distribuição de inverno
A maior parte da autonomia deve-se à densidade energética da bateria, ao consumo elétrico do veículo e à resistência do vento, que são aspetos não relacionados com a gestão térmica, mas que têm menor impacto no inverno.
Para garantir o conforto na cabine de pilotagem e a partida a frio da bateria de alta tensão, o sistema de gerenciamento térmico consome muita energia elétrica, e uma redução significativa na autonomia no inverno já é comum.
O principal motivo é que a geração de calor do sistema de acionamento de um veículo puramente elétrico é muito maior do que a do motor, sendo a bateria e o sistema sensível à temperatura.
Atualmente, soluções comuns como o sistema de bomba de calor, que utiliza o calor do sistema de acionamento e o calor ambiente através do ciclo do compressor para fornecer calor à cabine e à bateria, também estão sendo utilizadas no Weimar EX5.aquecedores a diesel, a utilização de uma porção do calor da combustão do diesel para fornecer o pré-aquecimento da bateria e da cabine (Aquecedores PTC), existe outra tecnologia de autoaquecimento da bateria, que permite que, ao ligar a bateria, uma pequena porção de energia seja utilizada para aquecer cada unidade da bateria, reduzindo assim a dependência de circuitos externos de troca de calor.
Data da publicação: 20 de abril de 2023
