Xestión térmica da batería de vehículos de pila de combustible

Aínda que a pila de combustible segue a estar presente principalmente en vehículos comerciais, os turismos só teñen produtos de Toyota, Honda e Hyundai, pero como o artigo se centra nos turismos e outros modelos de comparación tamén son turismos, aquí tes o Toyota Mirai como exemplo.

O sistema de xestión térmica das pilas de combustible presenta os seguintes tres puntos principais:

Requisitos de disipación de calor do reactor de pila de combustible
O reactor é o lugar da reacción hidróxeno-osíxeno e xera calor mentres produce electricidade. O aumento da temperatura axuda a aumentar a potencia de descarga do reactor, pero a calor non se pode recoller, polo que a auga do produto da reacción e o refrixerante do reactor deben fluír xuntos para disipar a calor.

E manter a temperatura do reactor pode controlar eficazmente a potencia de saída para satisfacer as necesidades dinámicas do condutor para o sistema de accionamento. A calor xerada pola electrónica de potencia do reactor e o inversor do motor pódese usar como parte da calor para o quecemento da cabina no inverno.

O problema do arranque en frío do reactor
O reactor de pila de combustible non pode subministrar electricidade directamente a baixa temperatura, polo que necesita quentalo con calor externo antes de poder entrar no modo de funcionamento normal.

Neste punto, o circuíto de disipación de calor mencionado anteriormente debe invertirse a un circuíto de calefacción, e a conmutación aquí pode requirir unha válvula de control de circuíto similar a unha válvula de tres vías e dúas vías.

A calefacción pódese facer mediante un dispositivo externocalefactor eléctrico PTC, enerxía de calefacción eléctrica da batería para proporcionar. Parece que tamén existe tecnoloxía que permite que o reactor xere a súa propia calor, de xeito que a enerxía xerada pola reacción sexa máis en forma de calor para que o corpo do reactor se quente.

Refrixeración de sobrealimentación
Esta parte é un pouco como a parte do coche híbrido mencionada anteriormente: para satisfacer a demanda de potencia do reactor, a cantidade de osíxeno reactivo tamén ten unha certa demanda, polo que a entrada de aire necesita ser presurizada para aumentar a densidade, aumentando así o fluxo másico de osíxeno. Por este motivo, existe o arrefriamento posterior ao impulso, que se pode conectar en serie no mesmo circuíto de arrefriamento, xa que o rango de temperatura é relativamente próximo ao dos outros compoñentes.

Vehículos eléctricos puros
Escrito ao final do día, os vehículos totalmente eléctricos son os máis populares no mercado actual. A investigación e o desenvolvemento na xestión térmica dos vehículos eléctricos realizáronse en todos os principais fabricantes e provedores de automóbiles. Os seguintes son tres puntos principais nos que se diferencian doutros tipos de vehículos:

Preocupacións pola zona de inverno
A maior parte do mérito da autonomía débese á densidade de enerxía da batería, ao consumo eléctrico do vehículo e á resistencia ao vento, que son aspectos non relacionados coa xestión térmica, pero non tanto no inverno.

Para garantir a comodidade na cabina e o arranque en frío da batería de alta tensión, o sistema de xestión térmica consome moita enerxía eléctrica, e unha redución significativa da autonomía invernal xa é a norma.

A razón principal é que a xeración de calor do sistema de accionamento do vehículo eléctrico puro é moito máis sensible que a do motor, a batería e a temperatura.

Na actualidade, as solucións comúns, como o sistema de bomba de calor, proporcionan calor ao sistema de accionamento e calor ambiental a través do ciclo do compresor para a cabina e a batería. Tamén existe o Weimar EX5 no uso de...quentadores diésel, o uso dunha parte da calor da combustión do diésel para proporcionar o prequecemento da batería e da cabina (quentadores PTC), existe outra tecnoloxía de autoquecemento da batería, de xeito que cando a batería se inicia cunha pequena porción de enerxía para conseguir o quecemento de cada unidade de batería, reducindo así a dependencia de circuítos de intercambio de calor externos.