1. El aumento de los sistemas de la bomba de calor: una clave para la eficiencia energética de EV
A medida que las mejoras de densidad de energía de la batería de vehículos eléctricos se acercan a un cuello de botella, reducir el consumo general de energía se vuelve crítico para extender el rango de conducción. Los sistemas de aire acondicionado de la bomba de calor están surgiendo como una alternativa superior al calentamiento tradicional de PTC, especialmente en climas fríos. En comparación con los sistemas PTC, las bombas de calor pueden reducir significativamente el consumo de energía durante el invierno, aumentando así el rango del vehículo.
Sin embargo, la adopción generalizada en China ha sido lenta debido a varios factores:
Desafíos técnicos: muchos fabricantes nacionales luchan con baja eficiencia y capacidad de calefacción en bajas temperaturas, así como la acumulación de heladas en los evaporadores.
Preocupaciones de costos: los sistemas de bomba de calor generalmente agregan RMB de 1,000–2,000 al costo unitario, que disuade la adopción en los EV de clase A00 de nivel de entrada.
Incertidumbre de la política: algunos OEM están esperando pautas nacionales sobre tecnologías de refrigerantes. Algunos han comenzado a explorar CO₂ (R744) como refrigerante.
Tesla ha demostrado una caja fuerte para las bombas de calor en su Modelo Y, utilizando la recuperación del calor de los residuos del motor, el calentamiento del puesto del motor y el calor de los residuos combinados desde
compresores eléctricos A / Cy sopladores. Estas innovaciones resuelven efectivamente las limitaciones de la COP baja y el calentamiento insuficiente en entornos fríos. El diseño de Tesla también evita el glaseado del evaporador externo en temperaturas ambientales que varían de -5 ° C a 5 ° C.
Dados estos avances, se anticipa que más OEM adoptarán sistemas de bombas de calor, especialmente para EV con un precio superior a RMB 150,000, donde el equilibrio entre el costo y la eficiencia justifica la inversión. Con una reducción continua de costos, las bombas de calor pueden penetrar gradualmente en el segmento de clase A00 de menor precio.
Estudios de caso:
Audi E-Tron: combina una bomba de calor con un PTC y un manejo térmico líquido para formar una arquitectura de enfriamiento de cuatro bucles. En comparación con los sistemas PTC puros, la bomba de calor aumenta significativamente la eficiencia energética, y Audi informa hasta un aumento del 10% en el rango bajo los ciclos de conducción del mundo real de Artemis y KUV.
Volkswagen ID.4: Utiliza el sistema de bomba de calor para complementar los componentes tradicionales, administrando seis modos diferentes de circulación térmica basados en los requisitos de temperatura de los componentes. Esta estrategia mantiene la batería dentro de su rango de temperatura óptimo, incluso en condiciones extremas.
2. Gestión térmica integrada: hacia la optimización a nivel de plataforma
La integración se está convirtiendo en una tendencia dominante en la gestión térmica de EV. Por ejemplo, el BYD Dolphin, basado en la plataforma E 3.0, adopta un sistema de gestión térmica basado en refrigerante totalmente integrado. En su núcleo hay un compresor de bomba de calor que trabaja en conjunto con un módulo de control centralizado que reinvala la energía térmica para regular la temperatura de la cabina, los módulos de la batería (batería de la cuchilla) y la electrónica de alimentación.
El diseño de BYD simplifica los bucles de refrigerante, reduciendo drásticamente la complejidad de los circuitos de refrigerante al tiempo que mejora la eficiencia y la confiabilidad del sistema.
Huawei también ha entrado en el campo con su solución TMS. Introducido en 2021, la plataforma de Huawei presenta el más alto nivel de integración en la industria. Combina las innovaciones inteligentes de control y a nivel de componentes dentro de una arquitectura minimalista, con el objetivo de mejorar el rango de conducción de EV hasta un 20%. El enfoque inteligente impulsado por el algoritmo también contribuye a pérdidas de energía reducidas y una regulación térmica más receptiva.
3. Mejora de la eficiencia en escenarios de carga de alta potencia
El aumento de las tecnologías de carga rápida de alto voltaje exige más
Soluciones sofisticadas de gestión térmica de batería. El 23 de junio de 2022, Catl dio a conocer su "Kirin Battery", que incorpora una nueva generación de gestión térmica. Al optimizar la arquitectura de refrigeración por agua, el sistema admite una gran carga y descarga de corriente sin comprometer la seguridad térmica. El sistema Kirin logra una mejora del 50% en la conductividad térmica sobre los diseños convencionales, lo que resulta en velocidades de carga significativamente más rápidas y una mejor protección de la batería.
4. Refrigerantes ecológicos: equilibrio de sostenibilidad y rendimiento
La creciente conciencia ambiental también está acelerando la transición a refrigerantes de próxima generación:
R1234YF: Este refrigerante de bajo costo es ampliamente compatible con los componentes actuales de la bomba de calor, pero permanece bajo protección de patentes, lo que limita la accesibilidad más amplia.
R744 (CO₂): los sistemas de bomba de calor de CO₂ ofrecen un rendimiento de calentamiento superior a temperaturas tan bajas como -20 ° C. Sin embargo, los costos de implementación a nivel del sistema son altos debido a la necesidad de compresores reforzados y válvulas de alta presión.
Ejemplo: Volkswagen ID.4 Cross Cross
El sistema opcional de bomba de calor CO₂ agrega aproximadamente RMB 9,000 al costo del vehículo. Esto incluye un compresor de aire reforzado para manejar las altas presiones operativas de CO₂ y válvulas especializadas de alta presión para garantizar la confiabilidad a largo plazo. Mientras que el CO₂ como refrigerante es económico, los componentes de soporte aumentan los costos del sistema. Sin embargo, esto refleja el esfuerzo de los fabricantes de automóviles para equilibrar la sostenibilidad ambiental a largo plazo con limitaciones económicas a corto plazo.
El futuro de la gestión térmica eventa en la innovación, la integración y la conciencia ambiental. Con las tecnologías avanzadas y el aumento de la claridad regulatoria, las bombas de calor están preparadas para convertirse en el nuevo estándar para el control climático de eficiencia energética. La integración en el nivel de la plataforma agilizará aún más las arquitecturas del sistema, mientras que las nuevas estrategias térmicas de batería y las actualizaciones de refrigerante mejorarán el rendimiento tanto en condiciones de carga rápida como de temperatura extrema. La próxima década será testigo de un cambio de paradigma en cómo se diseñan e implementan los sistemas térmicos en toda la industria del EV.
