Il compressore elettrico nel BTMS: l'"hub di trasporto energetico"
della Gestione Termica del Veicolo
Nel BTMS, il ruolo principale del compressore elettrico è quello di azionare il ciclo del refrigerante, fornendo così al sistema batteria capacità di controllo della temperatura "attive" e potenti. Aggiorna il BTMS da "isolamento" di base e "raffreddamento ad aria/liquido" a un "sistema di controllo della temperatura di precisione intelligente" in grado di gestire condizioni estreme.
I. Funzione principale: perché BTMS ha bisogno di un compressore elettrico?
Le batterie generano enormi carichi di calore in due condizioni estreme, superando di gran lunga le capacità di dissipazione del calore convenzionali:
* Ricarica rapida CC ad alta-potenza: l'energia elettrica viene riversata nella batteria a velocità estremamente elevate, generando una grande quantità di calore.
* Scarica ad alta-intensità in ambienti ad alta-temperatura, come ad esempio in salita a pieno-carico in estate o guida aggressiva.
In questo momento il solo “raffreddamento passivo a liquido” di radiatori e ventole non è sufficiente. È necessario introdurre un ciclo frigorifero per un raffreddamento attivo e potente e il compressore elettrico è la fonte di energia che guida questo ciclo.
Nel frattempo, in inverno, la modalità pompa di calore del compressore elettrico è il modo più efficiente per riscaldare la batteria.
II. Principio di funzionamento: come funziona il BTMS? Il compressore elettrico serve il BTMS attraverso due modalità chiave:
Modalità 1: modalità di raffreddamento (potente raffreddamento della batteria)
Questa è l'applicazione più classica e cruciale del compressore elettrico nel BTMS.
Compressione e aumento della temperatura: il compressore elettrico aspira il gas refrigerante a bassa-temperatura e bassa-pressione e lo comprime in un gas ad alta-temperatura e alta{{3}pressione.
Condensazione e rilascio di calore: il gas ad alta-temperatura e alta-pressione scorre attraverso il condensatore, dove viene raffreddato forzatamente da una ventola nella parte anteriore del veicolo, condensando in un liquido a media-temperatura e alta-pressione.
Limitazione e raffreddamento: il refrigerante liquido scorre attraverso la valvola di espansione, provocando un rapido calo di pressione e temperatura, trasformandosi in una miscela di nebbia a bassa-temperatura e bassa-pressione.
Evaporazione e assorbimento del calore (passaggio cruciale): il refrigerante a bassa-temperatura entra nel refrigeratore. Il refrigeratore è uno scambiatore di calore fondamentale in cui il refrigerante evapora, assorbendo in modo potente e rapido una grande quantità di calore dal liquido di raffreddamento della batteria che scorre attraverso l'altro lato del refrigeratore.
Trasferimento di calore completato: il liquido di raffreddamento della batteria viene quindi pompato nuovamente nel pacco batteria da una pompa dell'acqua elettrica per raffreddare la batteria. Il refrigerante, avendo assorbito calore, ritorna allo stato gassoso e viene risucchiato nell'elettrocompressore completando il ciclo.
In termini semplici: il compressore elettrico aziona il refrigerante, "rubando" calore dal liquido di raffreddamento della batteria al refrigeratore, ottenendo un'efficienza di raffreddamento di gran lunga superiore a quella del raffreddamento ad aria e del normale raffreddamento a liquido.
Modalità due: modalità di riscaldamento con pompa di calore (riscaldamento efficiente della batteria)
Si tratta di una tecnologia chiave per migliorare l’autonomia invernale.
Cambio modalità: la direzione del flusso del refrigerante viene invertita tramite una valvola di inversione a quattro-vie.
Inversione di ruolo: in questa modalità, l'evaporatore interno diventa il condensatore, rilasciando calore, mentre il condensatore esterno diventa l'evaporatore, assorbendo calore.
Riscaldamento della batteria: il sistema può dare priorità all'assegnazione del calore al pacco batteria. Il refrigerante ad alta-temperatura e alta-pressione si condensa in uno scambiatore di calore della batteria dedicato, rilasciando calore al liquido di raffreddamento della batteria, preriscaldando così la batteria in modo efficiente.
Vantaggio in termini di efficienza energetica: il rapporto di efficienza energetica di una pompa di calore è in genere superiore a 2,5, il che significa che per ogni unità di elettricità consumata, è possibile trasferire 2,5 unità di calore, superando di gran lunga l'efficienza energetica dei sistemi di riscaldamento PTC che utilizzano direttamente l'elettricità.
