Tot i que la pila de combustible encara es troba principalment en vehicles comercials, els turismes només tenen productes de Toyota, Honda i Hyundai, però com que l'article se centra en turismes i altres models de comparació també són turismes, aquí teniu el Toyota Mirai com a exemple.
El sistema de gestió tèrmica de les piles de combustible presenta els tres punts principals següents:
Requisits de dissipació de calor del reactor de piles de combustible
El reactor és el lloc de la reacció hidrogen-oxigen i genera calor mentre produeix electricitat. L'augment de la temperatura ajuda a augmentar la potència de descàrrega del reactor, però la calor no es pot recollir, de manera que l'aigua del producte de la reacció i el refrigerant del reactor han de fluir junts per dissipar la calor.
I mantenir la temperatura del reactor pot controlar eficaçment la potència de sortida per satisfer les necessitats dinàmiques del conductor per al sistema d'accionament. La calor generada per l'electrònica de potència del reactor i l'inversor del motor es pot utilitzar com a part de la calor per a la calefacció de la cabina a l'hivern.
El problema de l'arrencada en fred del reactor
El reactor de pila de combustible no pot subministrar electricitat directament a baixa temperatura, per la qual cosa necessita ser escalfat per calor externa abans de poder entrar en mode de funcionament normal.
En aquest punt, el circuit de dissipació de calor esmentat anteriorment s'ha d'invertir a un circuit de calefacció, i la commutació aquí pot requerir una vàlvula de control de circuit similar a una vàlvula de tres vies de dues vies.
La calefacció es pot fer mitjançant un dispositiu externescalfador elèctric PTC, energia de calefacció elèctrica de la bateria per proporcionar. Sembla que també hi ha tecnologia que permet que el reactor generi la seva pròpia calor, de manera que l'energia generada per la reacció és més aviat en forma de calor per al cos del reactor per escalfar-se.
Refrigeració de reforç
Aquesta part és una mica semblant a la part del cotxe híbrid esmentada anteriorment: per satisfer la demanda de potència del reactor, la quantitat d'oxigen reactiu també té una certa demanda, de manera que l'entrada d'aire necessita ser pressuritzada per augmentar la densitat, augmentant així el flux màssic d'oxigen. Per aquest motiu, hi ha el refredament post-boost, que es pot connectar en sèrie al mateix circuit de refrigeració, ja que el rang de temperatura és relativament proper al dels altres components.
Vehicles elèctrics purs
Escrit al final del dia, els vehicles elèctrics purs són els més populars del mercat actual. Tots els principals fabricants i proveïdors d'automòbils han dut a terme investigació i desenvolupament en la gestió tèrmica dels vehicles elèctrics. Els següents són tres punts principals en què es diferencia d'altres tipus de vehicles:
Preocupacions per la distribució hivernal
La major part del mèrit de l'autonomia és per la densitat d'energia de la bateria, el consum elèctric del vehicle i la resistència al vent, que són aspectes de gestió no tèrmica, però no tant a l'hivern.
Per tal de garantir la comoditat a la cabina i l'arrencada en fred amb bateria d'alt voltatge, el sistema de gestió tèrmica consumeix molta energia elèctrica, i una reducció significativa de l'autonomia hivernal ja és la norma.
El motiu principal és que la generació de calor del sistema de tracció del vehicle elèctric pur és molt més sensible que la del motor, la bateria i la temperatura.
Actualment, les solucions comunes, com ara el sistema de bomba de calor, el sistema d'accionament escalfa i proporciona calor ambiental a través del cicle del compressor per proporcionar la cabina i la bateria, també hi ha el Weimar EX5 en l'ús deescalfadors dièsel, l'ús d'una part de la calor de combustió del dièsel per proporcionar preescalfament de la bateria i la cabina (Escalfadors PTC), n'hi ha una altra que és la tecnologia d'autoescalfament de la bateria, de manera que quan la bateria s'inicia amb una petita porció d'energia per aconseguir l'escalfament de cada unitat de bateria, reduint així la dependència dels circuits d'intercanvi de calor externs.
Data de publicació: 20 d'abril de 2023
