Terwijl de transportsector overschakelt van verbrandingsmotoren (ICE) naar elektrische voertuigen (EV), richten Original Equipment Manufacturers (OEM's) voor commerciële en speciale voertuigen zich op het op de markt brengen van hun platforms voor elektrische voertuigen. Deze OEM’s worden niet alleen geconfronteerd met marginale technische beslissingen, maar met bijna revolutionaire beslissingen. Een specifiek gebied van de uitdaging was het efficiënt beheren van thermische belastingen in elektrische voertuigen. Thermisch beheer is misschien wel een van de minst zichtbare innovaties, maar het is de meest baanbrekende ontwikkeling op het gebied van EV-vervoer, omdat het de levensduur, prestaties en veiligheid van EV's bepaalt.
Of het nu om een ICE of EV gaat, de functie van het thermische beheersysteem in deze bedrijfsvoertuigen is om de aandrijflijncomponenten op het gewenste temperatuurbereik te houden. Als een onderdeel voortdurend buiten dit bereik werkt, kan de levensduur van het onderdeel in gevaar komen of kan er in ernstige gevallen permanente schade optreden. Daarmee zijn zowel EV- als ICE-systemen minder efficiënt bij koude temperaturen en warme omgevingen. Bij koud weer zou een goed ontworpen thermisch beheersysteem een snelle en efficiënte opwarming van het systeem mogelijk maken om deze componenten op hun ideale temperatuurbereik te brengen. Terwijl deze systemen bij warm weer binnen hun ideale temperatuurbereik moeten worden gehouden door de overtollige warmtebelasting naar de omgeving af te wijzen om schade aan deze componenten te voorkomen.
Wat de verschillen in thermisch beheer tussen de ICE en de EV betreft, is de warmtebron het meest voor de hand liggend. Bij een elektrische auto komt de primaire warmtebelasting uit twee hoofdgebieden: het batterijpakket (zowel de laad- als de ontlaadcyclus) en de vermogenselektronica (tractiemotoren, omvormers, omvormers, ingebouwde laders, enz.). Terwijl bij een ICE-voertuig de primaire warmtebelasting afkomstig is van het verbrandingsproces, werken de meeste verbrandingsmotoren het meest efficiënt in het temperatuurbereik van 85°C – 215°C. In het geval van EV's is de meeste vermogenselektronica ontworpen om te werken bij hogere temperaturen, 30°C – 145°C, maar de ideale temperatuur voor de meeste lithium-ionbatterijpakketten is 25°C – 35°C, wat veel lager en smaller is. Dit leidt uiteindelijk tot de behoefte aan een geavanceerder thermisch beheersysteem voor de batterijpakketten. Thermisch beheer kan bestaan uit een actieve lus (een tweefasig koelsysteem voor koeling onder de omgevingstemperatuur), een verwarmingslus voor koude weersomstandigheden en een passieve lus (eenfasige koeling) voor wanneer de omgevingstemperatuur lager is dan de temperatuur van het batterijpakket. Terwijl het thermische managementsysteem voor vermogenselektronica alleen passieve koeling vereist, waarbij omgevingslucht wordt gebruikt om de componenten te koelen.
Extra complexiteit kan worden geïntroduceerd in het thermische beheersysteem van de EV door deze lussen waar mogelijk te combineren om de thermische belastingen efficiënt te beheren en binnen de ruimtebeperkingen van een bedrijfsvoertuig te passen. Een paar voorbeelden om dit te bereiken zijn onder meer het gebruik van een koelsysteem in warmtepompmodus, waarbij gebruik wordt gemaakt van afvalwarmte van de tractiemotoren en vermogenselektronica, of een combinatie van deze strategieën waarbij meerdere pompen en kleppen nodig zijn, evenals complexe bedieningselementen om het koelmiddel te routeren en de pompsnelheden te optimaliseren. Daarentegen is het thermische beheersysteem voor een conventioneel ICE-voertuig veel eenvoudiger – met behulp van een enkele koelmiddellus bestaande uit een warmtewisselaar die luchtgekoeld is met geforceerde lucht.
Innovaties in het efficiënt regelen van de temperatuur van EV-componenten staan aan de top van het levensvatbaar maken van geëlektrificeerde commerciële wagenparkvoertuigen. Het ontwerpen van een thermisch beheersysteem om de thermische belastingen efficiënt te beheren en een systeem dat past bij de ruimtebeperkingen van een bedrijfsvoertuig en tegelijkertijd op betrouwbare wijze voldoet aan de zware bedrijfsomgeving, vereist gespecialiseerde expertise op het gebied van thermisch beheer. Modine EVantage™ Battery Thermal Management System (BTMS), Electronics Cooling Package (ECP) maakt gebruik van meer dan honderd jaar ervaring op het gebied van thermisch beheer en combineert de modernste, gepatenteerde Modine-warmtewisselaartechnologie met op maat gemaakte, slimme elektrische producten (pompen, kleppen, ventilatoren, compressoren, verwarmingen) om een complete oplossing te leveren, ontworpen voor elk chassis. Met de meegeleverde master thermische controller en door Modine ontwikkelde firmware is bewezen dat onze complete thermische systemen maximale prestaties leveren bij het laagste stroomverbruik.
