Com o aumento contínuo da participação de mercado dos veículos elétricos, as montadoras estão gradualmente direcionando seus esforços de P&D para baterias e controle inteligente. Devido às características químicas das baterias, a temperatura tem um impacto significativo no desempenho de carga e descarga, bem como na segurança da bateria. Portanto, no desenvolvimento de veículos elétricos, o projeto do sistema de gerenciamento térmico da bateria torna-se prioritário. Com base na estrutura dos principais sistemas de gerenciamento térmico de baterias para veículos elétricos, e considerando a tecnologia de bomba de calor com válvula de oito vias da Tesla, este trabalho analisa o princípio de funcionamento da bateria e suas vantagens e desvantagens. Problemas como perda de potência em baixas temperaturas, autonomia reduzida e menor potência de carregamento são identificados, e uma solução de otimização para o sistema de gerenciamento térmico da bateria é proposta.
Devido à insustentabilidade das fontes de energia tradicionais e à crescente poluição ambiental, governos e fabricantes de automóveis em diversos países têm acelerado a transição para veículos de novas energias, com foco no desenvolvimento de veículos elétricos movidos principalmente a eletricidade. À medida que a participação de mercado dos veículos elétricos continua a aumentar, baterias de alta potência e controle inteligente tornam-se a principal tendência tecnológica nesse setor. Não se encontrou solução melhor. Diferentemente dos veículos a gasolina tradicionais, os veículos elétricos não podem utilizar o calor residual para aquecer a cabine e a bateria. Portanto, em veículos elétricos, todo o aquecimento precisa ser realizado por meio de fontes de energia. Assim, como otimizar o aproveitamento da energia residual do veículo torna-se um dos principais desafios dos sistemas de gerenciamento térmico automotivo.
Osistema de gerenciamento térmico de veículos elétricosO sistema de gerenciamento térmico regula a temperatura de diversas partes do veículo, gerenciando o fluxo de calor, principalmente o motor, a bateria e o habitáculo. O sistema de bateria e o habitáculo precisam considerar o ajuste bidirecional de calor e frio, enquanto o sistema do motor precisa considerar apenas a dissipação de calor. A maioria dos primeiros sistemas de gerenciamento térmico de veículos elétricos utilizava refrigeração a ar. Esse tipo de sistema tinha como principal objetivo o ajuste da temperatura do habitáculo, raramente considerando o controle de temperatura do motor e da bateria, desperdiçando a energia do sistema trifásico durante a operação. Com o aumento da potência do motor e da bateria, o sistema de refrigeração a ar deixou de atender às necessidades básicas de gerenciamento térmico do veículo, e o sistema de gerenciamento térmico entrou na era da refrigeração líquida. O sistema de refrigeração líquida não só melhora a eficiência da dissipação de calor, como também aumenta o isolamento da bateria. Controlando o corpo da válvula, o sistema de refrigeração líquida pode não apenas controlar ativamente a direção do calor, como também aproveitar ao máximo a energia dentro do veículo.
O aquecimento da bateria e do habitáculo divide-se principalmente em três métodos: aquecimento por termistor com coeficiente de temperatura PTC, aquecimento por película de aquecimento elétrico e aquecimento por bomba de calor. Devido às características químicas das baterias de veículos elétricos, podem ocorrer problemas como perda de potência em baixas temperaturas, menor autonomia e redução da potência de carregamento. Para garantir que os veículos elétricos possam operar em condições extremas e atender às necessidades de utilização, o sistema de gestão térmica da bateria precisa ser aprimorado e otimizado para baixas temperaturas.
Método de resfriamento da bateria
De acordo com os diferentes meios de transferência de calor, o sistema de gerenciamento térmico da bateria pode ser dividido em três tipos: sistema de gerenciamento térmico com ar, sistema de gerenciamento térmico com líquido e sistema de gerenciamento térmico com material de mudança de fase. O sistema de gerenciamento térmico com ar pode ser dividido em sistema de resfriamento natural e sistema de resfriamento a ar. Existem dois tipos de sistema de resfriamento.
O aquecimento por termistor PTC requer a instalação de uma unidade de aquecimento com termistor PTC e um revestimento isolante ao redor da bateria. Quando a bateria do veículo precisa ser aquecida, o sistema energiza o termistor PTC para gerar calor e, em seguida, sopra ar através do PTC por meio de um ventilador.Aquecedor de líquido refrigerante PTC/Aquecedor de ar PTCAs aletas de aquecimento do termistor aquecem o material e, finalmente, direcionam o ar quente para dentro da bateria, onde circula e, assim, aquece a bateria.
Data da publicação: 19 de maio de 2023
