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À mesure que les plateformes de véhicules électriques évoluent vers des puissances de recharge plus élevées, une plus grande densité énergétique et des architectures plus compactes, les systèmes de gestion thermique des batteries jouent un rôle de plus en plus important dans les performances et la durabilité des véhicules.
Les refroidisseurs de batterie font partie de cette architecture thermique en évacuant l’excès de chaleur du circuit de refroidissement de la batterie et en contribuant à maintenir des températures de cellules plus stables pendant la recharge et le fonctionnement.
Pour les autobus électriques et autres véhicules utilitaires, cet aspect est particulièrement important, car les systèmes de batteries sont souvent soumis à de longues périodes de fonctionnement, à des cycles de recharge répétés et à des charges thermiques élevées.
Dans un système classique de refroidissement liquide indirect, le liquide de refroidissement circule à travers des plaques froides ou des canaux intégrés au bloc batterie.
Lorsque la température de la batterie augmente, le système de gestion thermique transfère la chaleur du liquide de refroidissement vers le circuit de réfrigérant par l’intermédiaire du refroidisseur. Le liquide refroidi retourne ensuite vers la batterie et poursuit sa circulation dans le système.
La puissance de refroidissement peut être ajustée en fonction de la température de la batterie, des conditions de recharge, de la charge du véhicule et de la température ambiante.
Cela permet au système de gestion thermique de s’adapter de manière dynamique aux variations des conditions d’exploitation tout en favorisant des performances plus constantes de la batterie.
📷Les composants de gestion thermique de la batterie doivent souvent être intégrés dans des plateformes de véhicules disposant d’un espace limité.
Les modules de refroidissement standardisés ne correspondent pas toujours aux contraintes d’encombrement, de sécurité en cas de collision ou d’architecture électrique propres à chaque véhicule.
TKT a développé des configurations personnalisées de refroidisseurs de batterie dans lesquelles certains composants, tels que les compresseurs et les pompes de liquide de refroidissement, sont séparés de l’unité principale de gestion thermique.
Ce type d’approche modulaire peut permettre aux ingénieurs de positionner les composants en fonction des exigences de la plateforme du véhicule plutôt que d’être limités par un seul boîtier intégré.
Un exemple consiste à éloigner le compresseur haute tension des zones susceptibles d’être exposées à un impact latéral.
Selon TKT, cette configuration a été développée pour un projet européen de véhicule électrique dans lequel le compresseur a été déplacé vers une zone protégée sous le véhicule.
La séparation du compresseur de l’unité principale de refroidissement peut offrir aux ingénieurs davantage de flexibilité pour concilier les exigences de gestion thermique, la protection en cas de collision et le positionnement des composants haute tension.
📷Une autre approche consiste à séparer la pompe de liquide de refroidissement du module principal.
Cela peut réduire l’encombrement physique de l’unité de gestion thermique et offrir davantage de flexibilité dans l’agencement des batteries et des composants de refroidissement à l’intérieur du véhicule.
Le positionnement de la pompe peut également influencer les performances hydrauliques.
Installer la pompe plus bas dans le circuit de refroidissement peut contribuer à maintenir une pression positive à l’entrée et à réduire le risque de cavitation, qui peut affecter l’efficacité de la pompe et la durabilité des composants.
Les systèmes de gestion thermique des batteries évoluent parallèlement aux changements dans la chimie des cellules, l’architecture des batteries et les performances de recharge.
Une puissance de recharge plus élevée et une densité énergétique accrue peuvent augmenter les charges thermiques, ce qui impose des exigences supplémentaires en matière de capacité de refroidissement et d’uniformité de température.
Parallèlement, les constructeurs intègrent de plus en plus le refroidissement de la batterie, la gestion thermique de l’habitacle, le chauffage et la récupération de chaleur au sein d’architectures thermiques intégrées.
Ces systèmes peuvent réduire le nombre de composants distincts tout en améliorant la gestion globale de l’énergie à l’échelle du véhicule.
Les autobus électriques présentent des conditions exigeantes pour la gestion thermique en raison de leur grande capacité de batterie, de leurs longues périodes de fonctionnement et de leurs cycles de recharge répétés.
Un refroidissement efficace de la batterie peut donc influencer la régularité de la recharge, la durabilité de la batterie et la disponibilité globale du véhicule.
Le développement d’architectures de refroidissement plus modulaires et configurables offre aux constructeurs d’autobus une flexibilité supplémentaire pour intégrer les systèmes de gestion thermique à différents châssis, configurations de batteries et chaînes de traction.
À mesure que les plateformes d’autobus électriques continuent d’évoluer, la conception des refroidisseurs de batterie devrait rester un élément important de la stratégie globale de gestion thermique du véhicule.
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