À medida que a indústria dos transportes está a fazer a transição dos Motores de Combustão Interna (ICE) para os Veículos Elétricos (EV), os Fabricantes de Equipamento Original (OEM) de veículos comerciais e especiais estão a concentrar-se em trazer as suas plataformas de veículos elétricos para o mercado. Esses OEMs não estão apenas enfrentando decisões de engenharia marginais, mas também decisões quase revolucionárias. Uma área específica do desafio tem sido como gerir eficientemente as cargas térmicas nos VE. A gestão térmica pode ser uma das inovações menos visíveis, mas é a fronteira mais avançada no transporte de VE, pois determina a longevidade, o desempenho e a segurança dos VE.
Seja no ICE ou no EV, a função do sistema de gestão térmica nestes veículos comerciais é manter os componentes do trem de força nas faixas de temperatura desejadas. Se um componente funcionar continuamente fora destas faixas, a vida útil do componente poderá ser comprometida ou poderão ocorrer danos permanentes em casos graves. Com isso, tanto os sistemas EV como os ICE são menos eficientes em temperaturas frias e ambientes quentes. Em climas frios, um sistema de gerenciamento térmico bem projetado permitiria um aquecimento rápido e eficiente do sistema para levar esses componentes à faixa de temperatura ideal. Considerando que, em climas quentes, estes sistemas precisam ser mantidos dentro da faixa de temperatura ideal, rejeitando o excesso de cargas de calor para o ambiente, para evitar danos a esses componentes.
Em termos de diferenças de gestão térmica entre o ICE e o EV, a mais óbvia é a fonte de calor. Num VE, a carga térmica primária provém de duas áreas principais – a bateria (tanto os ciclos de carga como de descarga) e a eletrónica de potência (motores de tração, inversores, conversores, carregadores integrados, etc.). Enquanto num veículo ICE, a carga térmica primária provém do processo de combustão, e a maioria dos motores de combustão funciona de forma mais eficiente na faixa de temperatura de 85°C – 215°C. No caso dos veículos elétricos, a maioria dos sistemas eletrónicos de potência são concebidos para funcionar a temperaturas mais elevadas, 30°C – 145°C, mas a temperatura ideal para a maioria das baterias de iões de lítio é de 25°C – 35°C, que é muito mais baixa e mais estreita. Em última análise, isso gera a necessidade de um sistema de gerenciamento térmico mais sofisticado para as baterias. O gerenciamento térmico pode incluir um circuito ativo (um sistema de refrigeração bifásico para resfriamento subambiente), um circuito de aquecimento para condições de clima frio e um circuito passivo (resfriamento monofásico) para quando a temperatura ambiente for inferior à temperatura da bateria. Já o sistema de gerenciamento térmico para eletrônica de potência requer apenas resfriamento passivo, onde o ar ambiente é utilizado para resfriar os componentes.
Complexidade adicional pode ser introduzida no sistema de gestão térmica do VE, combinando estes circuitos sempre que viável para gerir eficientemente as cargas térmicas e adequar-se às restrições de espaço de um veículo comercial. Alguns exemplos de como conseguir isso incluem o uso de um sistema de refrigeração em modo de bomba de calor, utilizando o calor residual dos motores de tração e da eletrônica de potência, ou alguma combinação dessas estratégias onde são necessárias múltiplas bombas e válvulas, bem como controles complexos para direcionar o líquido refrigerante e otimizar as velocidades da bomba. Em contraste, o sistema de gestão térmica para um veículo ICE convencional é muito mais simples – utilizando um único circuito de refrigeração composto por um permutador de calor refrigerado a ar com ar forçado.
As inovações no controle eficiente das temperaturas dos componentes dos veículos elétricos estão no ápice da viabilização dos veículos eletrificados da frota comercial. Projetar um sistema de gerenciamento térmico para gerenciar com eficiência as cargas térmicas e um sistema que se adapte às restrições de espaço de um veículo comercial e, ao mesmo tempo, atender de maneira confiável ao ambiente de operação pesada requer experiência especializada em gerenciamento térmico. Aproveitando mais de cem anos de experiência em gerenciamento térmico, o Sistema de gerenciamento térmico de bateria Modine EVantage™ (BTMS), Pacote de resfriamento eletrônico (ECP) combina tecnologia de trocador de calor proprietária e de última geração da Modine com produtos elétricos inteligentes e personalizados (bombas, válvulas, ventiladores, compressores, aquecedores) para fornecer uma solução completa, projetada para se adaptar a qualquer chassi. Com o controlador térmico mestre incluído e o firmware desenvolvido pela Modine, nossos sistemas térmicos completos comprovadamente oferecem desempenho máximo com o menor consumo de energia.
