Cuando la gente piensa en
Gestión térmica del vehículo eléctrico., a menudo se imaginan una cosa: el sistema de aire acondicionado, que enfría la cabina en verano y la mantiene caliente en invierno.
Pero en los vehículos de pasajeros eléctricos actuales, la gestión térmica es mucho más que el control del clima de la cabina. Ha evolucionado hasta convertirse en un sistema inteligente que regula el calor y la energía en todo el vehículo.
Piense en ello como el centro de control de temperatura del vehículo. Mantiene la batería, el motor eléctrico, la electrónica de potencia y otros componentes críticos funcionando dentro de su rango de temperatura ideal. Al mismo tiempo, ayuda a mejorar la autonomía, la seguridad del vehículo, el rendimiento energético, la comodidad de los pasajeros y la eficiencia energética general.
A medida que la tecnología de los vehículos eléctricos sigue avanzando, la gestión térmica se ha convertido en un área clave de competencia entre los fabricantes de automóviles. Un sistema más eficiente puede reducir el consumo de energía, prolongar la vida útil de la batería, aumentar la autonomía e incluso reducir los costos de fabricación a través de una mayor integración del sistema.
En este artículo, analizaremos la gestión térmica de los NEV de una forma sencilla y práctica. Aprenderás:
• Qué controla realmente la gestión térmica en un vehículo eléctrico
• Cómo funciona el sistema entre bastidores
• Por qué la gestión térmica integrada se está convirtiendo en el estándar de la industria
• Cómo los principales fabricantes de automóviles están adoptando diferentes enfoques para la gestión térmica
1. ¿Qué controla realmente la gestión térmica?
A diferencia de los vehículos de gasolina convencionales, donde la gestión térmica se centra principalmente en la refrigeración del motor y el aire acondicionado del habitáculo, la gestión térmica en los vehículos de nuevas energías abarca todo el vehículo. Su trabajo es mantener todos los sistemas clave funcionando dentro del rango de temperatura adecuado.
Un moderno sistema de gestión térmica de NEV es responsable de
cuatro áreas principales:
1.1 Batería de tracción: la máxima prioridad
La batería de tracción es el corazón de cada vehículo eléctrico de batería (BEV) y vehículo eléctrico de autonomía extendida (REEV). También es el componente más sensible a la temperatura.
La temperatura de la batería afecta directamente:
• Seguridad
• Vida útil
• Eficiencia de carga
• Campo de prácticas
Las diferentes condiciones de temperatura plantean diferentes desafíos:
• Altas temperaturas:Aumente el riesgo de fuga térmica, lo que podría provocar incendios de baterías.
• Bajas temperaturas:Reduzca la actividad de los electrolitos, lo que resulta en una autonomía de conducción más corta y una carga más lenta.
• Temperaturas celulares desiguales:Las grandes diferencias de temperatura dentro del paquete de baterías aceleran su envejecimiento y acortan su vida útil.
1.2. Accionamiento eléctrico y electrónica de alto voltaje
Esta categoría incluye el motor de tracción, la unidad de control del motor (MCU), el cargador a bordo (OBC), el convertidor CC/CC, la unidad de distribución de energía (PDU) y otros componentes eléctricos de alto voltaje.
Estos componentes generan calor continuamente durante la conducción y la carga. Sin una refrigeración eficaz, las temperaturas excesivas pueden provocar:
• Reducción de potencia
• Rendimiento reducido del vehículo
• Envejecimiento más rápido de los componentes
• Fallas del sistema de alto voltaje en casos severos
1.3 Cabina de Pasajeros
Esta es la parte del sistema de gestión térmica que los ocupantes experimentan más directamente.
Es responsable de funciones tales como:
• Refrigeración y calefacción de cabina
• Descongelación y desempañamiento del parabrisas
• Asientos calefaccionados y ventilados
• Volante calefactable
Además de mejorar la comodidad, funciones como la descongelación y el antivaho son esenciales para mantener una visibilidad clara y una conducción segura.
1.4 Componentes auxiliares
La gestión térmica también protege muchos componentes más pequeños pero igualmente importantes en todo el vehículo, incluidos:
• Arneses de cableado de alto voltaje
• Conectores de carga
• Componentes del sistema de frenos
• Válvulas y actuadores electrónicos
Mantener estos componentes dentro de su rango de temperatura de funcionamiento adecuado ayuda a reducir las fallas causadas por el calor o el frío extremos, lo que garantiza un funcionamiento confiable del vehículo en todas las condiciones climáticas.
2. Funciones principales de la gestión térmica: más que el control del clima de la cabina
Sistemas modernos de gestión térmica.hacer mucho más que mantener la cabina cómoda. Regulan continuamente las temperaturas en todo el vehículo para mejorar la seguridad, la eficiencia, el rendimiento y la utilización de energía.
2.1 Control térmico de la batería: la máxima prioridad
La gestión térmica de la batería es la función más crítica en un vehículo eléctrico.
Sus responsabilidades incluyen:
•
Enfriamiento:Durante la carga rápida, la conducción a alta velocidad, la subida de colinas o las condiciones calurosas del verano, el sistema elimina rápidamente el exceso de calor para evitar la fuga térmica.
•
Calefacción:En climas fríos, precalienta la batería para mejorar la actividad de las celdas, lo que permite una carga más rápida y una mayor potencia de salida.
•
Equilibrio de temperatura:Mantiene las diferencias de temperatura entre las celdas de la batería dentro de aproximadamente 2 °C, lo que ayuda a retardar el envejecimiento de la batería y prolongar la vida útil.
•
Retención de calor:Mientras el vehículo está estacionado, el sistema minimiza la pérdida de calor para reducir el consumo de energía durante el siguiente arranque.
2.2 Protección Térmica del Sistema de Accionamiento Eléctrico
El sistema de gestión térmica enfría continuamente componentes clave de alto voltaje, incluido el motor eléctrico, la electrónica de potencia y el cargador integrado.
En ambientes fríos, también precalienta estos componentes para garantizar una entrega de energía estable. El control adecuado de la temperatura ayuda a prevenir la reducción de potencia, la pérdida de rendimiento y el desgaste prematuro de los componentes.
2.3 Control de climatización de la cabina de pasajeros
La gestión térmica también ofrece una experiencia de conducción cómoda durante todo el año al ajustar automáticamente la temperatura de la cabina.
Las funciones típicas incluyen:
• Refrigeración y calefacción de cabina
• Descongelación y desempañamiento del parabrisas
• Calefacción y ventilación de asientos
• Volante calefactable
Más allá del confort, funciones como el descongelamiento y el antivaho desempeñan un papel importante a la hora de mantener la seguridad en la conducción.
2.4 Recuperación de calor residual: una ventaja única de los vehículos eléctricos
Una de las mayores ventajas de la gestión térmica de los vehículos eléctricos es su capacidad para recuperar y reutilizar el calor residual.
En lugar de permitir que se disipe el calor generado por la batería, el motor eléctrico y la electrónica de potencia, el sistema lo redirige para calentar la cabina de pasajeros o precalentar la batería. Esto reduce la dependencia de calentadores PTC que consumen mucha energía, reduce el consumo total de energía y puede aumentar la autonomía de conducción en invierno en
10-15%.
2.5 Protección de seguridad en todo el vehículo
Un sistema de gestión térmica moderno está diseñado para funcionar de manera confiable en una amplia gama de condiciones operativas, que incluyen:
• Frío extremo
• Altas temperaturas ambiente
• Conducción a alta velocidad
• Carga rápida
• Estacionamiento de vehículos
• Escalada de colinas
Combinada con el monitoreo de sobretemperatura, la limitación automática de potencia y las estrategias de protección contra fallas, la gestión térmica ayuda a proteger los componentes de alto voltaje al tiempo que garantiza la seguridad y confiabilidad generales del vehículo.
3. Gestión térmica integrada: el cambio de la industria de sistemas independientes a una integración inteligente
A medida que los vehículos eléctricos siguen evolucionando, los sistemas de gestión térmica están experimentando una transformación importante. En lugar de utilizar circuitos de refrigeración separados para diferentes sistemas del vehículo, los fabricantes de automóviles están adoptando cada vez más
Sistemas Integrados de Gestión Térmica (ITMS)que coordinan el flujo de calor en todo el vehículo.
3.1 Gestión Térmica Distribuida Tradicional
Los vehículos eléctricos de primera generación y de nivel básico normalmente utilizaban una arquitectura de gestión térmica distribuida.
En este diseño, la batería, el sistema de propulsión eléctrica y la cabina de pasajeros tienen cada uno su propio circuito de enfriamiento independiente, completo con bombas, intercambiadores de calor, tuberías y válvulas dedicadas.
Si bien es sencillo de implementar, este enfoque tiene varias desventajas:
• Más componentes y mayor complejidad del sistema
• Aumento del peso del vehículo
• Mayor espacio para embalaje debajo del capó
• No se comparte calor entre sistemas
• Mayor consumo total de energía
• Más puntos potenciales de mantenimiento y falla
3.2 ¿Qué es un sistema integrado de gestión térmica (ITMS)?
Un sistema de gestión térmica integrado rompe las barreras entre los circuitos térmicos individuales.
En lugar de funcionar de forma independiente, componentes como válvulas, intercambiadores de calor, bombas de agua y sensores se integran en un módulo de gestión térmica centralizada con circuitos de refrigerante compartidos y control de válvulas multidireccionales.
Un controlador de gestión térmica dedicado monitorea continuamente las condiciones de funcionamiento del vehículo y distribuye inteligentemente el calor donde se necesita, cambiando automáticamente entre los modos de refrigeración, calefacción y recuperación de calor residual.
3.3 Beneficios clave de la gestión térmica integrada
En comparación con los sistemas distribuidos convencionales, ITMS ofrece varias ventajas importantes.
Menor consumo de energía y mayor autonomía
Al recuperar y reutilizar el calor residual de manera más eficiente, la utilización del calor puede aumentar en más de
30%, mientras que el campo de prácticas en invierno puede mejorar
10-20%.
Peso más ligero y mejor embalaje
Los diseños integrados reducen la cantidad de tuberías, válvulas y otros componentes, lo que ahorra un valioso espacio de instalación y admite plataformas de vehículos eléctricos más compactas.
Confiabilidad y seguridad mejoradas
Menos conexiones de refrigerante reducen el riesgo de fugas, mientras que un control de temperatura más preciso ayuda a mejorar la confiabilidad del sistema y proteger los componentes críticos.
Mejor rendimiento en todas las condiciones de conducción
Un sistema integrado puede adaptarse de forma inteligente a una amplia gama de entornos operativos, desde inviernos gélidos hasta veranos extremadamente calurosos, garantizando un rendimiento estable del vehículo en todas las condiciones.
3.4 Tres niveles de integración de la gestión térmica
Dependiendo del nivel de integración, los sistemas de gestión térmica actuales generalmente se dividen en tres categorías.
Integración parcial (nivel de entrada)
Solo se integran los componentes dentro de un único subsistema, mientras que la batería, el propulsor eléctrico y los circuitos térmicos de la cabina permanecen independientes.
Esta solución ofrece el costo más bajo y se usa comúnmente en vehículos eléctricos de nivel básico.
Integración Regional (mainstream)
La batería y los sistemas de propulsión eléctrica comparten un circuito térmico común, lo que permite que el calor residual del motor precaliente la batería, mientras que la cabina mantiene un circuito de control de clima separado.
Esta arquitectura proporciona un excelente equilibrio entre rendimiento y costo, lo que la convierte en la solución más adoptada en vehículos eléctricos de gama media.
Integración completa (Premium)
La batería, el propulsor eléctrico y la cabina de pasajeros están conectados a través de un sistema de gestión térmica unificado.
Al combinar circuitos de refrigerante, circuitos de refrigerante y tecnología de bomba de calor de alta eficiencia, la integración total maximiza la utilización de energía y representa la solución preferida para los vehículos eléctricos premium de hoy.
4. Cómo abordan la gestión térmica los principales fabricantes de vehículos eléctricos
A medida que la tecnología de gestión térmica continúa evolucionando, los fabricantes de automóviles han adoptado diferentes arquitecturas de sistemas basadas en las plataformas de sus vehículos, objetivos de costos y prioridades de desempeño. Si bien el objetivo final es el mismo (mejorar la eficiencia, la seguridad y la autonomía), los enfoques técnicos varían significativamente.
Tesla | Integración total centrada en el refrigerante
Tesla es ampliamente considerado como uno de los puntos de referencia de la industria en gestión térmica integrada.
Su sistema se centra en un circuito de refrigerante altamente integrado, que presenta un colector de bomba de calor patentado que combina el compresor, las válvulas multidireccionales y los intercambiadores de calor en un módulo compacto.
La batería se calienta y enfría directamente a través del circuito de refrigeración, mientras que un circuito de refrigeración independiente gestiona el sistema de propulsión eléctrica.
Ventajas clave
Excelente rendimiento de la bomba de calor en bajas temperaturas
Operación estable incluso en
-10°CEficiencia de recuperación de calor residual líder en la industria
Consumo total de energía muy bajo
Modelos representativos
• Modelo 3
• Modelo Y
• Camión cibernético
BYD | Sistema integrado ocho en uno de desarrollo propio
BYD ha desarrollado su propio sistema de gestión térmica ocho en uno, integrando válvulas, válvulas de expansión electrónicas, intercambiadores de calor, bombas de agua y otros componentes clave en un solo módulo.
La batería utiliza refrigeración y calefacción directas, mientras que el sistema de propulsión eléctrica adopta refrigeración líquida. La calefacción la proporciona principalmente una bomba de calor, mientras que la calefacción PTC se utiliza como soporte complementario.
Ventajas clave
• Alto nivel de integración del sistema
• Riesgo reducido de fuga de refrigerante
• Optimizado para la tecnología Blade Battery
• Fuerte rendimiento a bajas temperaturas
• Escalable entre vehículos en diferentes segmentos de precios
Modelos representativos
• Han EV
• Sello
• Delfín
• Atto 3 (Yuan MÁS)
XPENG | Integración regional basada en refrigerantes
XPENG se centra en una estrategia de integración regional práctica y rentable.
Sus sistemas de propulsión eléctrica y de batería comparten circuitos de refrigerante a través de válvulas de tres y cuatro vías, lo que permite reutilizar el calor residual de manera eficiente. La cabina de pasajeros sigue siendo independiente y utiliza una bomba de calor asistida por un calentador PTC.
Ventajas clave
• Tecnología madura y confiable
• Menor riesgo de mantenimiento
• Aprovechamiento equilibrado del calor residual
• Diseño de sistema rentable
Modelos representativos
• P7i
• G6
• G9
Auto Li | Sistema de bomba de calor dual para vehículos eléctricos de autonomía extendida
Li Auto ha desarrollado una solución de gestión térmica específicamente para vehículos eléctricos de autonomía extendida (REEV).
El sistema combina el calor residual del amplificador de autonomía con la gestión térmica de la batería y del accionamiento eléctrico. Las bombas de calor duales sirven de forma independiente a la batería y a la cabina de pasajeros, mientras que el calor residual del motor proporciona calefacción adicional en climas extremadamente fríos, lo que reduce la dependencia de los calentadores PTC.
Ventajas clave
Excelente rendimiento en temperaturas tan bajas como
-25°CPérdida reducida de rango de invierno
Excelente comodidad para los pasajeros
Optimizado para aplicaciones REEV
Modelos representativos
• L7
• L8
• L9
• MEGA
Comparación de las principales soluciones de gestión térmica
| fabricante de automóviles |
Nivel de integración |
Tecnología central |
Rendimiento a baja temperatura |
Aplicaciones típicas |
| tesla |
Integración completa |
Colector de refrigerante + refrigeración directa de la batería/calefacción |
★★★★★ |
BEV premium |
| BYD |
Integración completa |
Módulo integrado ocho en uno |
★★★★☆ |
Vehículos eléctricos para el mercado masivo |
| XPENG |
Integración Regional |
Bucles de refrigerante compartidos + válvulas multidireccionales |
★★★★☆ |
BEV de gama media |
| Auto Li |
Integración completa |
Bombas de calor duales + recuperación de calor residual con extensor de alcance |
★★★★★ |
REEV y BEV premium |
Conclusión
La gestión térmica se ha convertido en una de las tecnologías más críticas en los vehículos eléctricos modernos. Mucho más allá del aire acondicionado de la cabina, es un sistema inteligente que gestiona el calor en todo el vehículo, lo que ayuda a mejorar la seguridad, prolongar la vida útil de la batería, optimizar la eficiencia energética y ofrecer una mejor experiencia de conducción.
A medida que la tecnología de los vehículos eléctricos continúa evolucionando, la gestión térmica está pasando de subsistemas independientes a arquitecturas inteligentes altamente integradas. Las bombas de calor, la recuperación de calor residual y los sistemas integrados de gestión térmica ya están redefiniendo la eficiencia de los vehículos en la actualidad, mientras que las innovaciones futuras, como el control térmico impulsado por IA y la gestión energética en todo el vehículo, mejorarán aún más el rendimiento y la sostenibilidad de los vehículos eléctricos.
En GUCHEN, estamos comprometidos con el avance de la tecnología de gestión térmica de vehículos eléctricos a través de soluciones integradas confiables y eficientes. Desde la gestión térmica de la batería hasta sistemas térmicos completos para vehículos de pasajeros, vehículos comerciales y sistemas de almacenamiento de energía en baterías, ayudamos a los fabricantes a mejorar el rendimiento del sistema, la eficiencia energética y la confiabilidad a largo plazo.
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