Καθώς ο κλάδος των μεταφορών μεταβαίνει από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης (ICE) στα ηλεκτρικά οχήματα (EV), οι κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού εμπορικών και ειδικών οχημάτων (OEM) επικεντρώνονται στην κυκλοφορία των πλατφορμών ηλεκτρικών οχημάτων τους στην αγορά. Αυτοί οι ΚΑΕ δεν αντιμετωπίζουν απλώς περιθωριακές αποφάσεις μηχανικής, αλλά σχεδόν επαναστατικές. Ένας ιδιαίτερος τομέας της πρόκλησης ήταν ο τρόπος αποτελεσματικής διαχείρισης των θερμικών φορτίων στα ηλεκτρικά οχήματα. Η διαχείριση θερμότητας μπορεί να είναι μια από τις λιγότερο ορατές καινοτομίες, αλλά είναι το πιο προηγμένο σύνορο στις μεταφορές EV, καθώς καθορίζει τη μακροζωία, την απόδοση και την ασφάλεια των ηλεκτρικών οχημάτων.
Είτε στο ICE είτε στο EV, η λειτουργία του συστήματος διαχείρισης θερμότητας σε αυτά τα επαγγελματικά οχήματα είναι να διατηρεί τα εξαρτήματα του συστήματος μετάδοσης κίνησης στο επιθυμητό εύρος θερμοκρασίας. Εάν ένα εξάρτημα λειτουργεί συνεχώς εκτός αυτών των ορίων, η διάρκεια ζωής του εξαρτήματος μπορεί να τεθεί σε κίνδυνο ή μπορεί να προκληθεί μόνιμη βλάβη σε σοβαρές περιπτώσεις. Με αυτό, τόσο τα συστήματα EV όσο και τα συστήματα ICE είναι λιγότερο αποτελεσματικά σε χαμηλές θερμοκρασίες και ζεστά περιβάλλοντα. Σε κρύο καιρό, ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα θερμικής διαχείρισης θα επέτρεπε τη γρήγορη και αποτελεσματική προθέρμανση του συστήματος για να φέρει αυτά τα εξαρτήματα στο ιδανικό εύρος θερμοκρασίας. Ενώ, σε ζεστό καιρό, αυτά τα συστήματα πρέπει να διατηρούνται εντός του ιδανικού εύρους θερμοκρασιών τους απορρίπτοντας τα υπερβολικά θερμικά φορτία στο περιβάλλον για να αποφευχθεί η ζημιά σε αυτά τα εξαρτήματα.
Όσον αφορά τις διαφορές στη θερμική διαχείριση μεταξύ του ICE και του EV, η πιο προφανής είναι η πηγή θερμότητας. Σε ένα EV, το κύριο θερμικό φορτίο προέρχεται από δύο κύριες περιοχές – το πακέτο μπαταριών (τόσο οι κύκλοι φόρτισης όσο και οι κύκλοι εκφόρτισης) και τα ηλεκτρονικά ισχύος (κινητήρες έλξης, μετατροπείς, μετατροπείς, φορτιστές οχήματος, κ.λπ.). Ενώ σε ένα όχημα ICE, το κύριο θερμικό φορτίο προέρχεται από τη διαδικασία καύσης και οι περισσότεροι κινητήρες καύσης λειτουργούν πιο αποτελεσματικά στην περιοχή θερμοκρασιών 85°C – 215°C. Στην περίπτωση των ηλεκτρικών οχημάτων, τα περισσότερα ηλεκτρονικά ισχύος έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες, 30°C – 145°C, αλλά η ιδανική θερμοκρασία για τα περισσότερα πακέτα μπαταριών ιόντων λιθίου είναι 25°C – 35°C, η οποία είναι πολύ χαμηλότερη και στενότερη. Αυτό οδηγεί τελικά στην ανάγκη για ένα πιο εξελιγμένο σύστημα θερμικής διαχείρισης για τα πακέτα μπαταριών. Η θερμική διαχείριση θα μπορούσε να περιλαμβάνει έναν ενεργό βρόχο (ένα διφασικό σύστημα ψύξης για ψύξη υποπεριβάλλοντος), έναν βρόχο θέρμανσης για κρύες καιρικές συνθήκες και έναν παθητικό βρόχο (μονοφασική ψύξη) όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία της μπαταρίας. Ενώ το σύστημα θερμικής διαχείρισης για ηλεκτρονικά ισχύος απαιτεί μόνο παθητική ψύξη, όπου ο αέρας του περιβάλλοντος χρησιμοποιείται για την ψύξη των εξαρτημάτων.
Πρόσθετη πολυπλοκότητα μπορεί να εισαχθεί στο σύστημα θερμικής διαχείρισης του EV συνδυάζοντας αυτούς τους βρόχους όπου είναι εφικτό για την αποτελεσματική διαχείριση των θερμικών φορτίων και την προσαρμογή στους περιορισμούς χώρου ενός επαγγελματικού οχήματος. Μερικά παραδείγματα για την επίτευξη αυτού του στόχου περιλαμβάνουν τη χρήση ενός συστήματος ψύξης σε λειτουργία αντλίας θερμότητας, τη χρήση απορριπτόμενης θερμότητας από τους κινητήρες έλξης και τα ηλεκτρονικά ισχύος ή συνδυασμό αυτών των στρατηγικών όπου απαιτούνται πολλαπλές αντλίες και βαλβίδες, καθώς και σύνθετοι έλεγχοι για τη δρομολόγηση του ψυκτικού και τη βελτιστοποίηση των ταχυτήτων της αντλίας. Αντίθετα, το σύστημα θερμικής διαχείρισης για ένα συμβατικό όχημα ICE είναι πολύ απλούστερο – χρησιμοποιώντας έναν μόνο βρόχο ψυκτικού υγρού που περιλαμβάνει έναν εναλλάκτη θερμότητας που ψύχεται με αέρα με εξαναγκασμένο αέρα.
Οι καινοτομίες στον αποτελεσματικό έλεγχο των θερμοκρασιών των εξαρτημάτων EV βρίσκονται στο αποκορύφωμα του να καταστήσουν βιώσιμα τα ηλεκτροκίνητα επαγγελματικά οχήματα. Ο σχεδιασμός ενός συστήματος θερμικής διαχείρισης για την αποτελεσματική διαχείριση των θερμικών φορτίων και ενός συστήματος που ταιριάζει στους περιορισμούς χώρου ενός επαγγελματικού οχήματος, ενώ πληροί αξιόπιστα το περιβάλλον λειτουργίας βαρέως τύπου απαιτεί εξειδικευμένη τεχνογνωσία στη θερμική διαχείριση. Αξιοποιώντας περισσότερα από εκατό χρόνια εμπειρίας στη θερμική διαχείριση, το σύστημα θερμικής διαχείρισης μπαταριών Modine EVantage™ (BTMS), το Electronics Cooling Package (ECP) συνδυάζει την τελευταία λέξη της τεχνολογίας, ιδιόκτητη τεχνολογία εναλλάκτη θερμότητας Modine με προσαρμοσμένα, έξυπνα ηλεκτρικά προϊόντα (αντλίες, βαλβίδες, ανεμιστήρες, συμπιεστές, σχεδιασμένες για κάθε ολοκληρωμένη λύση). Με συμπεριλαμβανόμενο κύριο θερμικό ελεγκτή και υλικολογισμικό που αναπτύχθηκε από τη Modine, τα πλήρη θερμικά μας συστήματα αποδεικνύονται ότι προσφέρουν μέγιστη απόδοση στη χαμηλότερη κατανάλωση ισχύος.
