Ponieważ branża transportowa przechodzi z silników spalinowych (ICE) na pojazdy elektryczne (EV), producenci oryginalnego wyposażenia pojazdów użytkowych i specjalistycznych (OEM) koncentrują się na wprowadzaniu na rynek platform pojazdów elektrycznych. Ci producenci OEM stoją nie tylko w obliczu marginalnych decyzji inżynieryjnych, ale także niemal rewolucyjnych. Szczególnym obszarem wyzwania było efektywne zarządzanie obciążeniami termicznymi w pojazdach elektrycznych. Zarządzanie temperaturą może być jedną z najmniej widocznych innowacji, ale stanowi najnowocześniejsze osiągnięcie w transporcie pojazdów elektrycznych, ponieważ decyduje o trwałości, wydajności i bezpieczeństwie pojazdów elektrycznych.
Niezależnie od tego, czy jest to silnik ICE, czy EV, funkcją układu zarządzania temperaturą w tych pojazdach użytkowych jest utrzymywanie elementów układu napędowego w pożądanych zakresach temperatur. Jeżeli podzespół stale pracuje poza podanymi zakresami, żywotność podzespołu może zostać ograniczona, a w poważnych przypadkach może dojść do trwałego uszkodzenia. Dzięki temu zarówno systemy EV, jak i ICE są mniej wydajne w niskich temperaturach i gorącym otoczeniu. W zimne dni dobrze zaprojektowany system zarządzania temperaturą umożliwiłby szybkie i wydajne nagrzewanie systemu w celu doprowadzenia tych komponentów do idealnego zakresu temperatur. Natomiast w ciepłe dni systemy te muszą być utrzymywane w idealnym zakresie temperatur, odrzucając nadmiar ciepła do otoczenia, aby zapobiec uszkodzeniu tych komponentów.
Jeśli chodzi o różnice w zarządzaniu ciepłem pomiędzy ICE i EV, najbardziej oczywiste jest źródło ciepła. W pojeździe elektrycznym główne obciążenie cieplne pochodzi z dwóch głównych obszarów – pakietu akumulatorów (zarówno cykle ładowania, jak i rozładowywania) oraz elektroniki mocy (silniki trakcyjne, falowniki, przetwornice, ładowarki pokładowe itp.). Podczas gdy w pojeździe ICE główne obciążenie cieplne pochodzi z procesu spalania, a większość silników spalinowych pracuje najskuteczniej w zakresie temperatur 85°C – 215°C. W przypadku pojazdów elektrycznych większość energoelektroniki jest zaprojektowana do pracy w wyższych temperaturach, 30°C – 145°C, ale idealna temperatura dla większości akumulatorów litowo-jonowych wynosi 25°C – 35°C, czyli jest znacznie niższa i węższa. To ostatecznie rodzi potrzebę bardziej wyrafinowanego systemu zarządzania temperaturą dla pakietów akumulatorów. Zarządzanie ciepłem może obejmować pętlę aktywną (dwufazowy układ chłodniczy do chłodzenia w temperaturze poniżej temperatury otoczenia), pętlę grzewczą do stosowania w niskich temperaturach oraz pętlę pasywną (chłodzenie jednofazowe), gdy temperatura otoczenia jest niższa niż temperatura akumulatora. Podczas gdy system zarządzania ciepłem w energoelektronice wymaga jedynie chłodzenia pasywnego, w którym do chłodzenia komponentów wykorzystywane jest powietrze z otoczenia.
Dodatkową złożoność można wprowadzić do systemu zarządzania ciepłem pojazdu elektrycznego, łącząc te pętle, tam gdzie jest to możliwe, w celu efektywnego zarządzania obciążeniami termicznymi i dopasowania się do ograniczeń przestrzennych pojazdu użytkowego. Kilka przykładów osiągnięcia tego obejmuje wykorzystanie układu chłodniczego w trybie pompy ciepła, wykorzystujące ciepło odpadowe z silników trakcyjnych i elektroniki mocy, lub kombinację tych strategii, gdy potrzebnych jest wiele pomp i zaworów, a także złożone elementy sterujące w celu kierowania chłodziwa i optymalizacji prędkości pomp. Natomiast system zarządzania temperaturą w konwencjonalnym pojeździe ICE jest znacznie prostszy – wykorzystuje pojedynczą pętlę chłodziwa zawierającą wymiennik ciepła chłodzony powietrzem wymuszonym.
Innowacje w zakresie skutecznego kontrolowania temperatur podzespołów pojazdów elektrycznych stanowią szczyt możliwości zapewnienia opłacalności zelektryfikowanych pojazdów użytkowych. Zaprojektowanie systemu zarządzania ciepłem w celu skutecznego zarządzania obciążeniami termicznymi oraz systemu, który dopasowuje się do ograniczeń przestrzennych pojazdu użytkowego, a jednocześnie niezawodnie spełnia warunki pracy w ciężkich warunkach, wymaga specjalistycznej wiedzy w zakresie zarządzania temperaturą. Wykorzystując ponad stuletnie doświadczenie w zarządzaniu temperaturą, Modine EVantage™ Battery Thermal Management System (BTMS), Electronics Cooling Package (ECP) łączy najnowocześniejszą, zastrzeżoną technologię wymienników ciepła Modine z dostosowanymi, inteligentnymi produktami elektrycznymi (pompy, zawory, wentylatory, sprężarki, grzejniki), aby zapewnić kompletne rozwiązanie, zaprojektowane tak, aby pasowało do każdej obudowy. Dzięki dołączonemu głównemu kontrolerowi termicznemu i oprogramowaniu opracowanemu przez Modine, nasze kompletne systemy termiczne zapewniają maksymalną wydajność przy najniższym poborze mocy.
