Mentre il settore dei trasporti sta passando dai motori a combustione interna (ICE) ai veicoli elettrici (EV), i produttori di apparecchiature originali (OEM) di veicoli commerciali e speciali si stanno concentrando sull’immissione sul mercato delle loro piattaforme di veicoli elettrici. Questi OEM non si trovano solo ad affrontare decisioni ingegneristiche marginali ma quasi rivoluzionarie. Un’area particolare della sfida è stata come gestire in modo efficiente i carichi termici nei veicoli elettrici. La gestione termica potrebbe essere una delle innovazioni meno visibili, ma è la frontiera più all’avanguardia nel trasporto di veicoli elettrici poiché ne determina la longevità, le prestazioni e la sicurezza.
Sia nei veicoli ICE che nei veicoli elettrici, la funzione del sistema di gestione termica in questi veicoli commerciali è quella di mantenere i componenti del gruppo propulsore negli intervalli di temperatura desiderati. Se un componente funziona continuamente al di fuori di questi intervalli, la sua durata potrebbe essere compromessa o, nei casi più gravi, potrebbero verificarsi danni permanenti. Pertanto, sia i sistemi EV che quelli ICE sono meno efficienti a temperature fredde e in ambienti caldi. Nella stagione fredda, un sistema di gestione termica ben progettato consentirebbe un riscaldamento rapido ed efficiente del sistema per portare questi componenti al loro intervallo di temperatura ideale. Mentre, nella stagione calda, questi sistemi devono essere mantenuti entro l’intervallo di temperatura ideale respingendo i carichi di calore in eccesso nell’ambiente per evitare danni a questi componenti.
In termini di differenze di gestione termica tra ICE ed EV, la più ovvia è la fonte di calore. In un veicolo elettrico, il carico termico primario proviene da due aree principali: il pacco batteria (entrambi i cicli di carica e scarica) e l'elettronica di potenza (motori di trazione, inverter, convertitori, caricabatterie di bordo, ecc.). In un veicolo ICE, invece, il carico termico primario deriva dal processo di combustione e la maggior parte dei motori a combustione funziona in modo più efficiente nell'intervallo di temperature compreso tra 85°C e 215°C. Nel caso dei veicoli elettrici, la maggior parte dei componenti elettronici di potenza sono progettati per funzionare a temperature più elevate, 30°C – 145°C, ma la temperatura ideale per la maggior parte dei pacchi batteria agli ioni di litio è 25°C – 35°C, che è molto più bassa e più stretta. Ciò alla fine determina la necessità di un sistema di gestione termica più sofisticato per i pacchi batteria. La gestione termica potrebbe includere un circuito attivo (un sistema di refrigerazione bifase per il raffreddamento sub-ambiente), un circuito di riscaldamento per condizioni climatiche fredde e un circuito passivo (raffreddamento monofase) per quando la temperatura ambiente è inferiore alla temperatura del pacco batteria. Mentre il sistema di gestione termica per l'elettronica di potenza richiede solo un raffreddamento passivo, in cui viene utilizzata l'aria ambiente per raffreddare i componenti.
È possibile introdurre ulteriore complessità nel sistema di gestione termica del veicolo elettrico combinando questi circuiti, ove possibile, per gestire in modo efficiente i carichi termici e adattarsi ai limiti di spazio di un veicolo commerciale. Alcuni esempi per raggiungere questo obiettivo includono l’uso di un sistema di refrigerazione in modalità pompa di calore, utilizzando il calore di scarto dei motori di trazione e dell’elettronica di potenza, o una combinazione di queste strategie in cui sono necessarie più pompe e valvole, nonché controlli complessi per convogliare il liquido di raffreddamento e ottimizzare la velocità della pompa. Al contrario, il sistema di gestione termica per un veicolo ICE convenzionale è molto più semplice: utilizza un unico circuito di raffreddamento comprendente uno scambiatore di calore raffreddato ad aria con aria forzata.
Le innovazioni nel controllo efficiente della temperatura dei componenti dei veicoli elettrici sono all’apice della sostenibilità dei veicoli delle flotte commerciali elettrificate. Progettare un sistema di gestione termica per gestire in modo efficiente i carichi termici e un sistema che si adatti ai vincoli di spazio di un veicolo commerciale soddisfacendo al tempo stesso in modo affidabile l'ambiente operativo pesante richiede competenze specializzate nella gestione termica. Sfruttando oltre cento anni di esperienza nella gestione termica, il sistema di gestione termica della batteria (BTMS) Modine EVantage™ e il pacchetto di raffreddamento elettronico (ECP) combinano la tecnologia proprietaria e all'avanguardia degli scambiatori di calore Modine con prodotti elettrici intelligenti e su misura (pompe, valvole, ventole, compressori, riscaldatori) per offrire una soluzione completa, progettata per adattarsi a qualsiasi telaio. Con il controller termico principale incluso e il firmware sviluppato da Modine, è dimostrato che i nostri sistemi termici completi offrono le massime prestazioni con il minimo consumo energetico.
