مع تحول صناعة النقل من محركات الاحتراق الداخلي (ICE) إلى المركبات الكهربائية (EV)، يركز مصنعو المعدات الأصلية للمركبات التجارية والمتخصصة (OEMs) على جلب منصات سياراتهم الكهربائية إلى السوق. لا تواجه شركات تصنيع المعدات الأصلية هذه قرارات هندسية هامشية فحسب، بل تواجه قرارات شبه ثورية. أحد مجالات التحدي المحددة هو كيفية إدارة الأحمال الحرارية بكفاءة في المركبات الكهربائية. قد تكون الإدارة الحرارية واحدة من الابتكارات الأقل وضوحًا، ولكنها تمثل الحدود الأكثر تطورًا في مجال النقل بالمركبات الكهربائية لأنها تحدد طول عمر المركبات الكهربائية وأدائها وسلامتها.
سواء في محرك ICE أو EV، فإن وظيفة نظام الإدارة الحرارية في هذه المركبات التجارية هي الحفاظ على مكونات مجموعة نقل الحركة في نطاقات درجة الحرارة المطلوبة. إذا كان أحد المكونات يعمل بشكل مستمر خارج هذه النطاقات، فقد يتعرض عمر المكون للخطر، أو قد يحدث تلف دائم في الحالات الشديدة. مع ذلك، يكون كل من نظامي EV وICE أقل كفاءة في درجات الحرارة الباردة والبيئات الحارة. في الطقس البارد، من شأن نظام الإدارة الحرارية المصمم جيدًا أن يتيح تسخينًا سريعًا وفعالًا للنظام لجلب هذه المكونات إلى نطاق درجة الحرارة المثالي. وحيث أنه في الطقس الدافئ، يجب أن تظل هذه الأنظمة ضمن نطاق درجة الحرارة المثالي عن طريق رفض الأحمال الحرارية الزائدة إلى البيئة لمنع تلف هذه المكونات.
فيما يتعلق باختلافات الإدارة الحرارية بين محرك ICE والمركبة الكهربائية، فإن المصدر الأكثر وضوحًا هو مصدر الحرارة. في السيارة الكهربائية، يأتي الحمل الحراري الأساسي من منطقتين رئيسيتين - حزمة البطارية (دورتي الشحن والتفريغ) وإلكترونيات الطاقة (محركات الجر، والعاكسات، والمحولات، وأجهزة الشحن المدمجة، وما إلى ذلك). بينما في مركبة ICE، يأتي الحمل الحراري الأساسي من عملية الاحتراق، وتعمل معظم محركات الاحتراق بكفاءة أكبر في نطاق درجات الحرارة من 85 درجة مئوية إلى 215 درجة مئوية. في حالة المركبات الكهربائية، تم تصميم معظم إلكترونيات الطاقة لتعمل في درجات حرارة أعلى، 30 درجة مئوية - 145 درجة مئوية، ولكن درجة الحرارة المثالية لمعظم حزم بطاريات الليثيوم أيون هي 25 درجة مئوية - 35 درجة مئوية، وهي أقل بكثير وأضيق. يؤدي هذا في النهاية إلى الحاجة إلى نظام إدارة حراري أكثر تطوراً لحزم البطاريات. يمكن أن تتضمن الإدارة الحرارية حلقة نشطة (نظام تبريد ثنائي الطور للتبريد المحيطي الفرعي)، وحلقة تسخين لظروف الطقس البارد، وحلقة سلبية (تبريد أحادي الطور) عندما تكون درجة الحرارة المحيطة أقل من درجة حرارة حزمة البطارية. في حين أن نظام الإدارة الحرارية لإلكترونيات الطاقة يتطلب فقط التبريد السلبي، حيث يتم استخدام الهواء المحيط لتبريد المكونات.
قد يتم إدخال تعقيد إضافي على نظام الإدارة الحرارية للسيارة الكهربائية من خلال الجمع بين هذه الحلقات حيثما يكون ذلك ممكنًا لإدارة الأحمال الحرارية بكفاءة والملاءمة ضمن قيود المساحة الخاصة بالمركبة التجارية. تتضمن بعض الأمثلة لتحقيق ذلك استخدام نظام التبريد في وضع المضخة الحرارية، واستخدام الحرارة المهدرة من محركات الجر وإلكترونيات الطاقة، أو مزيج من هذه الاستراتيجيات حيث تكون المضخات والصمامات المتعددة ضرورية، بالإضافة إلى أدوات التحكم المعقدة لتوجيه المبرد وتحسين سرعات المضخة. في المقابل، يعد نظام الإدارة الحرارية لمركبة ICE التقليدية أبسط بكثير - باستخدام حلقة تبريد واحدة تشتمل على مبادل حراري يتم تبريده بالهواء بالهواء القسري.
وصلت الابتكارات في مجال التحكم بكفاءة في درجات حرارة مكونات المركبات الكهربائية إلى قمة جعل مركبات الأسطول التجاري الكهربائية قابلة للحياة. إن تصميم نظام إدارة حراري لإدارة الأحمال الحرارية بكفاءة ونظام يناسب قيود المساحة للمركبة التجارية مع تلبية بيئة التشغيل الثقيلة بشكل موثوق، يتطلب خبرة متخصصة في الإدارة الحرارية. بالاستفادة من أكثر من مائة عام من الخبرة في الإدارة الحرارية، يجمع نظام الإدارة الحرارية للبطارية Modine EVantage™ (BTMS)، وحزمة تبريد الإلكترونيات (ECP) بين أحدث تقنيات المبادلات الحرارية Modine الخاصة مع المنتجات الكهربائية الذكية المصممة خصيصًا (المضخات، والصمامات، والمراوح، والضواغط، والسخانات) لتقديم حل كامل، مصمم ليناسب أي هيكل. مع وحدة التحكم الحرارية الرئيسية المضمنة والبرامج الثابتة التي طورتها Modine، أثبتت أنظمتنا الحرارية الكاملة أنها توفر أقصى قدر من الأداء بأقل استهلاك للطاقة.
