Quando as pessoas pensam em
gerenciamento térmico de veículos elétricos, muitas vezes imaginam uma coisa: o sistema de ar condicionado – resfriando a cabine no verão e mantendo-a aquecida no inverno.
Mas nos actuais veículos eléctricos de passageiros, a gestão térmica é muito mais do que o controlo da climatização do habitáculo. Evoluiu para um sistema inteligente que regula o calor e a energia em todo o veículo.
Pense nele como o centro de controle de temperatura do veículo. Ele mantém a bateria, o motor elétrico, a eletrônica de potência e outros componentes críticos operando dentro da faixa de temperatura ideal. Ao mesmo tempo, ajuda a melhorar a autonomia, a segurança do veículo, o desempenho de potência, o conforto dos passageiros e a eficiência energética geral.
À medida que a tecnologia EV continua a avançar, a gestão térmica tornou-se uma área chave de competição entre os fabricantes de automóveis. Um sistema mais eficiente pode reduzir o consumo de energia, prolongar a vida útil da bateria, aumentar a autonomia e até mesmo reduzir os custos de fabricação através de uma maior integração do sistema.
Neste artigo, detalharemos o gerenciamento térmico do NEV de forma simples e prática. Você aprenderá:
• O que o gerenciamento térmico realmente controla em um veículo elétrico
• Como o sistema funciona nos bastidores
• Por que o gerenciamento térmico integrado está se tornando o padrão da indústria
• Como as principais montadoras estão adotando abordagens diferentes para o gerenciamento térmico
1.O que o gerenciamento térmico realmente controla?
Ao contrário dos veículos convencionais a gasolina, onde a gestão térmica se concentra principalmente no arrefecimento do motor e no ar condicionado do habitáculo, a gestão térmica nos veículos de novas energias cobre todo o veículo. Sua função é manter todos os sistemas principais operando dentro da faixa correta de temperatura.
Um moderno sistema de gerenciamento térmico NEV é responsável por
quatro grandes áreas:
1.1 Bateria de tração – A mais alta prioridade
A bateria de tração é o coração de todo veículo elétrico a bateria (BEV) e veículo elétrico de autonomia estendida (REEV). É também o componente mais sensível à temperatura.
A temperatura da bateria afeta diretamente:
• Segurança
• Vida útil
• Eficiência de carregamento
• Faixa de condução
Diferentes condições de temperatura trazem desafios diferentes:
• Altas temperaturas:Aumenta o risco de fuga térmica, podendo levar a incêndios nas baterias.
• Baixas temperaturas:Reduza a atividade eletrolítica, resultando em autonomia de condução mais curta e carregamento mais lento.
• Temperaturas irregulares das células:Grandes diferenças de temperatura dentro da bateria aceleram o envelhecimento da bateria e encurtam a sua vida útil.
1.2. Acionamento elétrico e eletrônicos de alta tensão
Esta categoria inclui o motor de tração, unidade de controle do motor (MCU), carregador de bordo (OBC), conversor DC/DC, unidade de distribuição de energia (PDU) e outros componentes elétricos de alta tensão.
Esses componentes geram calor continuamente durante a condução e o carregamento. Sem um resfriamento eficaz, temperaturas excessivas podem levar a:
• Redução de potência
• Redução do desempenho do veículo
• Envelhecimento mais rápido dos componentes
• Falhas no sistema de alta tensão em casos graves
1.3 Cabine de Passageiros
Esta é a parte do sistema de gestão térmica que os ocupantes experimentam mais diretamente.
É responsável por funções como:
• Resfriamento e aquecimento da cabine
• Descongelamento e desembaçamento do pára-brisa
• Assentos aquecidos e ventilados
• Volante aquecido
Além de melhorar o conforto, recursos como descongelamento e desembaçamento são essenciais para manter uma visibilidade clara e uma direção segura.
1.4 Componentes Auxiliares
O gerenciamento térmico também protege muitos componentes menores, mas igualmente importantes, em todo o veículo, incluindo:
• Chicotes elétricos de alta tensão
• Conectores de carregamento
• Componentes do sistema de freio
• Válvulas e atuadores eletrônicos
Manter esses componentes dentro da faixa adequada de temperatura operacional ajuda a reduzir falhas causadas por calor ou frio extremos, garantindo uma operação confiável do veículo em todas as condições climáticas.
2. Funções essenciais do gerenciamento térmico: mais do que controle climático da cabine
Sistemas modernos de gerenciamento térmicofaça muito mais do que manter a cabine confortável. Eles regulam continuamente as temperaturas em todo o veículo para melhorar a segurança, a eficiência, o desempenho e a utilização de energia.
2.1 Controle térmico da bateria – A principal prioridade
O gerenciamento térmico da bateria é a função mais crítica em um veículo elétrico.
Suas responsabilidades incluem:
•
Resfriamento:Durante carregamento rápido, condução em alta velocidade, subida de ladeiras ou condições quentes de verão, o sistema remove rapidamente o excesso de calor para evitar fuga térmica.
•
Aquecimento:Em tempo frio, pré-aquece a bateria para melhorar a atividade celular, permitindo um carregamento mais rápido e uma maior potência.
•
Equilíbrio de temperatura:Ele mantém as diferenças de temperatura entre as células da bateria em aproximadamente 2°C, ajudando a retardar o envelhecimento da bateria e prolongar a vida útil.
•
Retenção de calor:Enquanto o veículo está estacionado, o sistema minimiza a perda de calor para reduzir o consumo de energia durante a próxima partida.
2.2 Proteção Térmica do Sistema de Acionamento Elétrico
O sistema de gerenciamento térmico resfria continuamente os principais componentes de alta tensão, incluindo o motor elétrico, a eletrônica de potência e o carregador integrado.
Em ambientes frios, também pré-aquece estes componentes para garantir um fornecimento de energia estável. O controle adequado da temperatura ajuda a evitar redução de potência, perda de desempenho e desgaste prematuro dos componentes.
2.3 Controle climático da cabine de passageiros
A gestão térmica também proporciona uma experiência de condução confortável durante todo o ano, ajustando automaticamente a temperatura do habitáculo.
As funções típicas incluem:
• Resfriamento e aquecimento da cabine
• Descongelamento e desembaçamento do pára-brisa
• Aquecimento e ventilação dos assentos
• Volante aquecido
Além do conforto, recursos como descongelamento e desembaçamento desempenham um papel importante na manutenção da segurança ao dirigir.
2.4 Recuperação de calor residual – uma vantagem única dos veículos elétricos
Uma das maiores vantagens da gestão térmica dos VE é a sua capacidade de recuperar e reutilizar o calor residual.
Em vez de permitir que o calor gerado pela bateria, pelo motor elétrico e pela eletrônica de potência se dissipe, o sistema o redireciona para aquecer a cabine dos passageiros ou pré-aquecer a bateria. Isto reduz a dependência de aquecedores PTC com uso intensivo de energia, reduz o consumo geral de energia e pode aumentar a autonomia de condução no inverno em
10–15%.
2.5 Proteção de segurança em todo o veículo
Um moderno sistema de gerenciamento térmico foi projetado para funcionar de forma confiável sob uma ampla gama de condições operacionais, incluindo:
• Frio extremo
• Altas temperaturas ambientes
• Condução em alta velocidade
• Carregamento rápido
• Estacionamento de veículos
• Subida de encosta
Combinado com monitoramento de temperatura excessiva, limitação automática de energia e estratégias de proteção contra falhas, o gerenciamento térmico ajuda a proteger os componentes de alta tensão, garantindo ao mesmo tempo a segurança e a confiabilidade gerais do veículo.
3. Gerenciamento térmico integrado: a mudança da indústria de sistemas autônomos para integração inteligente
À medida que os veículos eléctricos continuam a evoluir, os sistemas de gestão térmica estão a passar por uma grande transformação. Em vez de usar circuitos de refrigeração separados para diferentes sistemas de veículos, as montadoras estão adotando cada vez mais
Sistemas Integrados de Gestão Térmica (ITMS)que coordenam o fluxo de calor em todo o veículo.
3.1 Gerenciamento Térmico Distribuído Tradicional
Os EVs de primeira geração e de nível básico normalmente usavam uma arquitetura de gerenciamento térmico distribuído.
Neste projeto, a bateria, o sistema de acionamento elétrico e a cabine de passageiros têm, cada um, seu próprio circuito de resfriamento independente, completo com bombas, trocadores de calor, tubulações e válvulas dedicados.
Embora simples de implementar, esta abordagem tem várias desvantagens:
• Mais componentes e maior complexidade do sistema
• Aumento do peso do veículo
• Maior espaço para embalagem sob o capô
• Sem compartilhamento de calor entre sistemas
• Maior consumo geral de energia
• Mais possíveis pontos de manutenção e falha
3.2 O que é um Sistema Integrado de Gerenciamento Térmico (ITMS)?
Um Sistema Integrado de Gerenciamento Térmico quebra as barreiras entre os circuitos térmicos individuais.
Em vez de operarem de forma independente, componentes como válvulas, trocadores de calor, bombas de água e sensores são integrados em um módulo de gerenciamento térmico centralizado com circuitos de refrigeração compartilhados e controle de válvula multidirecional.
Um controlador de gestão térmica dedicado monitoriza continuamente as condições de funcionamento do veículo e distribui de forma inteligente o calor onde é necessário, alternando automaticamente entre os modos de refrigeração, aquecimento e recuperação de calor residual.
3.3 Principais benefícios do gerenciamento térmico integrado
Comparado com sistemas distribuídos convencionais, o ITMS oferece diversas vantagens significativas.
Menor consumo de energia e maior autonomia
Ao recuperar e reutilizar o calor residual de forma mais eficiente, a utilização do calor pode aumentar em mais de
30%, enquanto a autonomia de inverno pode melhorar em
10–20%.
Peso mais leve e melhor embalagem
Os designs integrados reduzem o número de tubos, válvulas e outros componentes, economizando espaço valioso de instalação e suportando plataformas EV mais compactas.
Maior confiabilidade e segurança
Menos conexões de refrigeração reduzem o risco de vazamento, enquanto um controle de temperatura mais preciso ajuda a melhorar a confiabilidade do sistema e a proteger componentes críticos.
Melhor desempenho em todas as condições de condução
Um sistema integrado pode adaptar-se de forma inteligente a uma ampla variedade de ambientes operacionais – desde invernos gelados até verões extremamente quentes – garantindo um desempenho estável do veículo em todas as condições.
3.4 Três níveis de integração de gerenciamento térmico
Dependendo do nível de integração, os sistemas de gestão térmica atuais geralmente se enquadram em três categorias.
Integração Parcial (Nível Básico)
Apenas os componentes dentro de um único subsistema são integrados, enquanto a bateria, o acionamento elétrico e os circuitos térmicos da cabine permanecem independentes.
Esta solução oferece o menor custo e é comumente utilizada em veículos elétricos básicos.
Integração Regional (Principal)
A bateria e os sistemas de acionamento elétrico compartilham um circuito térmico comum, permitindo que o calor residual do motor pré-aqueça a bateria, enquanto a cabine mantém um circuito de controle climático separado.
Esta arquitetura proporciona um excelente equilíbrio entre desempenho e custo, tornando-a a solução mais amplamente adotada em VEs de gama média.
Integração Total (Premium)
A bateria, o acionamento elétrico e a cabine de passageiros estão todos conectados por meio de um sistema unificado de gerenciamento térmico.
Ao combinar circuitos de refrigeração, circuitos de refrigeração e tecnologia de bomba de calor de alta eficiência, a integração total maximiza a utilização de energia e representa a solução preferida para os veículos elétricos premium de hoje.
4. Como os principais fabricantes de veículos elétricos abordam o gerenciamento térmico
À medida que a tecnologia de gestão térmica continua a evoluir, os fabricantes de automóveis adotaram diferentes arquiteturas de sistemas com base nas plataformas dos seus veículos, objetivos de custos e prioridades de desempenho. Embora o objetivo final seja o mesmo – melhorar a eficiência, a segurança e a autonomia – as abordagens técnicas variam significativamente.
Tesla | Integração total centrada no refrigerante
A Tesla é amplamente considerada uma das referências da indústria em gerenciamento térmico integrado.
Seu sistema gira em torno de um circuito refrigerante altamente integrado, apresentando um coletor de bomba de calor proprietário que combina o compressor, válvulas multivias e trocadores de calor em um módulo compacto.
A bateria é aquecida e resfriada diretamente através do circuito refrigerante, enquanto um circuito de refrigeração separado gerencia o sistema de acionamento elétrico.
Principais vantagens
Excelente desempenho da bomba de calor em baixas temperaturas
Operação estável mesmo em
-10ºCEficiência de recuperação de calor residual líder do setor
Consumo geral de energia muito baixo
Modelos representativos
• Modelo 3
• Modelo Y
• Caminhão cibernético
BYD | Sistema integrado oito em um autodesenvolvido
A BYD desenvolveu seu próprio Sistema de Gerenciamento Térmico Oito em Um, integrando válvulas, válvulas de expansão eletrônica, trocadores de calor, bombas de água e outros componentes importantes em um único módulo.
A bateria utiliza refrigeração e aquecimento diretos, enquanto o sistema de acionamento elétrico adota refrigeração líquida. O aquecimento é fornecido principalmente por uma bomba de calor, sendo o aquecimento PTC utilizado como suporte suplementar.
Principais vantagens
• Alto nível de integração de sistemas
• Risco reduzido de vazamento de líquido refrigerante
• Otimizado para tecnologia Blade Battery
• Forte desempenho em baixas temperaturas
• Escalável entre veículos em diferentes segmentos de preços
Modelos representativos
• Han VE
• Selo
• Golfinho
• Atto 3 (Yuan MAIS)
XPENG | Integração regional baseada em refrigerante
XPENG centra-se numa estratégia de integração regional prática e económica.
Seus sistemas de bateria e acionamento elétrico compartilham circuitos de refrigeração por meio de válvulas de três e quatro vias, permitindo que o calor residual seja reutilizado de forma eficiente. A cabine de passageiros permanece independente e utiliza uma bomba de calor assistida por um aquecedor PTC.
Principais vantagens
• Tecnologia madura e confiável
• Menor risco de manutenção
• Utilização equilibrada de calor residual
• Projeto de sistema econômico
Modelos representativos
•P7i
• G6
• G9
Li Auto | Sistema de bomba de calor dupla para veículos elétricos com autonomia estendida
A Li Auto desenvolveu uma solução de gerenciamento térmico especificamente para veículos elétricos de longo alcance (REEVs).
O sistema combina o calor residual do extensor de autonomia com o gerenciamento térmico da bateria e do acionamento elétrico. Bombas de calor duplas atendem de forma independente a bateria e a cabine de passageiros, enquanto o calor residual do motor fornece aquecimento adicional em climas extremamente frios, reduzindo a dependência de aquecedores PTC.
Principais vantagens
Excelente desempenho em temperaturas tão baixas quanto
-25ºCPerda reduzida de autonomia no inverno
Excelente conforto para os passageiros
Otimizado para aplicações REEV
Modelos representativos
•L7
•L8
• L9
• MEGA
Comparação das principais soluções de gerenciamento térmico
| Montadora |
Nível de integração |
Tecnologia Central |
Desempenho em baixa temperatura |
Aplicações Típicas |
| Tesla |
Integração Total |
Coletor de refrigerante + resfriamento direto da bateria//aquecimento |
★★★★★ |
BEVs premium |
| BYD |
Integração Total |
Módulo integrado oito em um |
★★★★☆ |
EVs para o mercado de massa |
| XPENG |
Integração Regional |
Loops de refrigeração compartilhados + válvulas multivias |
★★★★☆ |
BEVs de gama média |
| Li Auto |
Integração Total |
Bombas de calor duplas + extensor de autonomia, recuperação de calor residual |
★★★★★ |
REEVs e BEVs premium |
Conclusão
A gestão térmica tornou-se uma das tecnologias mais críticas nos veículos elétricos modernos. Muito além do ar condicionado para habitáculo, é um sistema inteligente que gere o calor em todo o veículo – ajudando a melhorar a segurança, a prolongar a vida útil da bateria, a otimizar a eficiência energética e a proporcionar uma melhor experiência de condução.
À medida que a tecnologia EV continua a evoluir, a gestão térmica está a mudar de subsistemas autónomos para arquiteturas inteligentes e altamente integradas. As bombas de calor, a recuperação de calor residual e os sistemas integrados de gestão térmica já estão a redefinir a eficiência dos veículos atualmente, enquanto as inovações futuras, como o controlo térmico baseado em IA e a gestão de energia em todo o veículo, irão melhorar ainda mais o desempenho e a sustentabilidade dos veículos elétricos.
Na GUCHEN, estamos comprometidos com o avanço da tecnologia de gerenciamento térmico de veículos elétricos por meio de soluções integradas confiáveis e eficientes. Desde o gerenciamento térmico de baterias até sistemas térmicos completos para veículos de passageiros, veículos comerciais e sistemas de armazenamento de energia de baterias, ajudamos os fabricantes a melhorar o desempenho do sistema, a eficiência energética e a confiabilidade a longo prazo.
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