A medida que la industria del transporte está pasando de los motores de combustión interna (ICE) a los vehículos eléctricos (EV), los fabricantes de equipos originales (OEM) de vehículos comerciales y especiales se están centrando en llevar sus plataformas de vehículos eléctricos al mercado. Estos fabricantes de equipos originales no sólo se enfrentan a decisiones de ingeniería marginales, sino también a decisiones casi revolucionarias. Un área particular del desafío ha sido cómo gestionar eficientemente las cargas térmicas en los vehículos eléctricos. La gestión térmica puede ser una de las innovaciones menos visibles, pero es la frontera más vanguardista en el transporte de vehículos eléctricos, ya que determina la longevidad, el rendimiento y la seguridad de los vehículos eléctricos.
Ya sea en ICE o EV, la función del sistema de gestión térmica en estos vehículos comerciales es mantener los componentes del tren motriz en los rangos de temperatura deseados. Si un componente funciona continuamente fuera de estos rangos, la vida útil del componente podría verse comprometida o, en casos graves, podrían producirse daños permanentes. Con eso, tanto los sistemas EV como los ICE son menos eficientes en temperaturas frías y ambientes cálidos. En climas fríos, un sistema de gestión térmica bien diseñado permitiría un calentamiento rápido y eficiente del sistema para llevar estos componentes a su rango de temperatura ideal. Mientras que, en climas cálidos, estos sistemas deben mantenerse dentro de su rango de temperatura ideal rechazando el exceso de cargas de calor al medio ambiente para evitar daños a estos componentes.
In terms of thermal management differences between the ICE and the EV, the most obvious is the heat source. En un vehículo eléctrico, la carga de calor principal proviene de dos áreas principales: el paquete de baterías (tanto los ciclos de carga como de descarga) y la electrónica de potencia (motores de tracción, inversores, convertidores, cargadores a bordo, etc.). Mientras que en un vehículo ICE, la carga de calor principal proviene del proceso de combustión, y la mayoría de los motores de combustión funcionan de manera más eficiente en el rango de temperatura de 85 °C a 215 °C. En el caso de los vehículos eléctricos, la mayoría de los componentes electrónicos de potencia están diseñados para funcionar a temperaturas más altas, entre 30 °C y 145 °C, pero la temperatura ideal para la mayoría de los paquetes de baterías de iones de litio es entre 25 °C y 35 °C, que es mucho más baja y estrecha. En última instancia, esto genera la necesidad de un sistema de gestión térmica más sofisticado para los paquetes de baterías. La gestión térmica podría incluir un circuito activo (un sistema de refrigeración de dos fases para enfriamiento subambiental), un circuito de calefacción para condiciones de clima frío y un circuito pasivo (enfriamiento monofásico) para cuando la temperatura ambiente es inferior a la temperatura del paquete de baterías. Mientras que el sistema de gestión térmica para la electrónica de potencia solo requiere refrigeración pasiva, donde se utiliza aire ambiente para enfriar los componentes.
Se puede introducir complejidad adicional en el sistema de gestión térmica del vehículo eléctrico combinando estos bucles cuando sea posible para gestionar eficientemente las cargas térmicas y ajustarse a las limitaciones de espacio de un vehículo comercial. Algunos ejemplos de cómo lograr esto incluyen el uso de un sistema de refrigeración en modo bomba de calor, utilizando el calor residual de los motores de tracción y la electrónica de potencia, o alguna combinación de estas estrategias donde se necesitan múltiples bombas y válvulas, así como controles complejos para encaminar el refrigerante y optimizar las velocidades de la bomba. Por el contrario, el sistema de gestión térmica de un vehículo ICE convencional es mucho más sencillo: utiliza un único circuito de refrigerante que comprende un intercambiador de calor enfriado por aire forzado.
Las innovaciones en el control eficiente de las temperaturas de los componentes de los vehículos eléctricos están en la cúspide para hacer viables las flotas de vehículos comerciales electrificados. El diseño de un sistema de gestión térmica para gestionar eficientemente las cargas térmicas y un sistema que se ajuste a las limitaciones de espacio de un vehículo comercial y al mismo tiempo cumpla de manera confiable con el entorno de operación de servicio pesado requiere experiencia especializada en gestión térmica. Aprovechando más de cien años de experiencia en gestión térmica, el sistema de gestión térmica de batería (BTMS) Modine EVantage™ y el paquete de refrigeración electrónica (ECP) combinan tecnología de intercambiador de calor patentada y de última generación de Modine con productos eléctricos inteligentes y personalizados (bombas, válvulas, ventiladores, compresores, calentadores) para ofrecer una solución completa, diseñada para adaptarse a cualquier chasis. Con el controlador térmico maestro incluido y el firmware desarrollado por Modine, se ha demostrado que nuestros sistemas térmicos completos ofrecen el máximo rendimiento con el menor consumo de energía.
