Gestion thermique Le Top de l’efficience

Les entraînements alternatifs lancent de nombreux défis aux constructeurs de véhicules. Une attention particulière est accordée à l’autonomie, à la longévité, aux coûts et donc aussi à l’efficience.

Depuis des années, la société Wölfle intervient dans la mobilité électrique et se positionne d’ores et déjà auprès de nombreux OEM comme un partenaire de recherche et de systèmes pour les véhicules de demain. En 2008 déjà, la société a développé l’un des premiers systèmes de refroidissement pour batteries de véhicules utilitaires, afin de prolonger efficacement la durée de vie des batteries grâce à un refroidissement actif.

Grâce au perfectionnement de cette technologie, Wölfle a été en mesure de lancer sur le marché – outre différents refroidissements de sous-ensembles à base de modèles de climatisation mathématiques – aussi un système à réfrigérant liquide à circuits multiples avec pompe à chaleur réversible.

En raison de notre savoir-faire combiné dans le domaine HVAC et de la régulation à base de modèles, nous sommes capables de mettre en œuvre les solutions les plus exigeantes pour votre gestion thermique.

  • Gestion thermique centralisée

    Pompe à chaleur Wölfle

  • <1K

    Précision thermique

  • Modèle énergétique mathématique

    Gestion thermique

  • Autonomie ­maximale

    Exploitation et préconditionnement de la chaleur dissipée

Gestion thermique Pompe à chaleur HVAC dans un tracteur électrique Wölfle Inside

Depuis des années, Wölfle intervient dans le domaine de la mobilité électrique et à su s’imposer comme partenaire de systèmes auprès de nombreux constructeurs de chariots de manutention. Parallèlement, nous nous positionnons comme partenaire de recherche auprès de divers constructeurs Off-Highway et automobiles pour les véhicules de demain. Découvrez l’histoire du succès de nos pompes à chaleur...

 

Il n’est pas rare qu’en matière de gestion thermique, il faille modifier des véhicules parce que pendant l’exploitation, les flux d'énergie sont différents des suppositions théoriques. Grâce au modèle de gestion thermique de Wölfle, chaque élément peut être raccordé au système selon ses spécifications et son niveau de puissance et de température. De plus, il peut être adapté en souplesse à chaque véhicule.

Contexte gestion thermique

Les véhicules modernes ou futurs sont de plus en plus des véhicules purement électriques. Cela ne concerne pas seulement les voitures de tourisme, mais aussi de plus en plus les engins mobiles qu’il convient d’équiper de moteurs exclusivement électriques. Ici aussi, cette évolution est motivée essentiellement par les réglementations antipollution. Dans certains domaines, notamment au niveau des chariots élévateurs, cela est déjà le cas depuis des décennies. Lorsque les véhicules deviennent électriques, le carburant est remplacé par un batterie. Dans certains cas aussi par une pile à combustible, des cellules solaires ou un câble. Tous ces véhicules subissent donc le même problème : La dissipation de chaleur, qui jusqu’à présent était un « déchet » du processus de combustion, doit être générée électriquement. Sous des conditions défavorables, l’énergie nécessaire à cet effet peut diviseur par deux la durée de fonctionnement ou l’autonomie. Tout à coup, l’efficience des consommateurs d’énergie joue un rôle primordial. Cela s’applique notamment aux installations de chauffage et climatisation, mais d’autres éléments tels que la batterie ou la pile à combustible, l’électronique de puissance ou le régulateur de charge présentent aussi des exigences spécifiques envers la gestion thermique, qu’il convient de satisfaire.

Mode de fonctionnement des éléments en matière de gestion thermique

Batterie : dans certains cas, la batterie est un élément qui demande beaucoup d’entretien et ne peut fonctionner que dans une plage de température bien précise. À partir d’une température de service de +40 °C, sa longévité diminue, tandis qu’en dessous de -10 °C, son rendement et ses performances baissent. De plus, la différence de température entre les cellules respectives ne doit pas être supérieure à une valeur spécifique, puisque cela nuit également à la longévité. De plus, les pics de sollicitation brefs alliés à des courants élevés tels que la récupération et les boots conduisent à un échauffement notable des cellules.

Système HVAC : Le système de chauffage et climatisation est un sous-ensemble négligé dans de nombreux projets. Seul un point de fonctionnement dynamique spécifique permet d’obtenir un bon confort dans l’habitable, mais souvent, son niveau de température est différent de celui des sous-ensembles de la gestion thermique. Une évaluation de performances simple n’est pas possible ici, puisque les personnes réagissent de manière très sensible aux températures et volumes d’air. Il convient par exemple de choisir une température de soufflage aussi élevée que possible (>60°C) en mode chauffage. La température de service maximale des batteries se situe généralement autour de 40 °C. Pour chauffer avec de l’air à 40 °C, il faudrait recirculer bien plus d’air, ce qui influencerait considérablement le niveau de bruit.

Chaîne cinématique électrique : Les sous-ensembles du moteur électrique et des électroniques de puissance et de charge fournissent généralement une énergie thermique à dissiper tant lors de la circulation que du processus de charge. à ce niveau, ils sont comparables à un moteur thermique comme fournisseur d'énergie. Il convient aussi de prendre en compte la protection contre les surcharges, notamment lors du processus de charge, par exemple pendant la nuit.

Piles à combustible : Les processus exécutés dans la pile à combustible dégagent également de la chaleur à dissiper. Les niveaux de température atteignent env. 80 °C et sont comparables à ceux d’un moteur thermique.

Fonctionnement de la gestion thermique

Pour Wölfle, le fonctionnement de la gestion thermique correspond à la répartition et l’adaptation parfaite des flux thermiques. Le point de départ central est un modèle mathématique complexe qui pilote les flux en prenant en compte les besoins thermiques avec leurs niveaux de température, ainsi que l’homogénéité et la précision des températures. Dans ce contexte, différents canaux de flux, par ex. les circuits d’eau, circuits de réfrigérant, flux d’air ou convections peuvent être pris en compte et sélectionnés. Il est également possible de piloter les flux par des amplificateurs tels que des pompes à chaleur ou d’autres sous-ensembles, par ex. les modules d’air extérieur, les chauffages auxiliaires ou les accumulateurs. L’objectif est d’accumuler et d’exploiter autant d’énergie que possible pour la proposer de manière optimale aux consommateurs. La gestion thermique sert à exécuter la fonction de protection des sous-ensembles et de fournir aux consommateurs – par exemple à l’installation de chauffage et climatisation – l’énergie nécessaire. De manière générale, les valeurs ajoutées suivantes peuvent être obtenues

  • Amélioration de l’autonomie ou de la durée d’exploitation.
  • Fonctions de chauffage/climatisation et de confort améliorées et plus efficientes
  • Amélioration de la longévité des batteries, de l’électronique, etc.
  • Amélioration des valeurs d’émissions
  • Intégration de fonctions spéciales telles que le préconditionnement, le refroidissement du processus de charge, etc.

L’expérience acquise dans le cadre de nombreux projet démontre qu’il convient aussi de toujours s’intéresser aux coûts, à l’espace disponible et aux limites techniques.

 

Avantages de l’approche Wölfle

Wölfle établit un « modèle de gestion thermique » holistique qui peut être adapté avec beaucoup de souplesse à chaque véhicule. Le système breveté est en mesure d’intégrer chaque sous-ensemble au système en tenant compte de ses spécifications et des niveaux de performances et de température. En fonction des exigences, les différents sous-ensembles sont reliés à cet effet par des circuits de refroidissement à eau. L’élément central est l’électronique de commande, qui distribue l’énergie au moyen de divers modèles d’énergie et de régulation. La distribution est effectué à l’aide de servomoteurs, pompes est Chillers variés. De plus, elle permet d’intégrer d’autres sous-ensembles destinés à la production ou l’évacuation d’énergie. Parmi ces dernier figurent par exemple les pompes à chaleur, les chauffages PTC électriques, le refroidisseurs air-eau, etc. Le résultat est un système à liquide ultra-polyvalent, qui peut être monté dans les premiers prototypes de véhicules. Lors des essais du véhicules réalisés par la suite, nous collectons grâce à nos propres outils des données de mesure et de modèles, qui seront ensuite analysés en fonction de l’application spécifique. L’objet de l’analyse est la comparaison des coûts et de l’utilité, qui permet de constater rapidement les circuit judicieux ou non dans le véhicule définitif.

Arne Tiedemann

B.A. / Responsable d'équipe

Responsable grands comptes

Distribution HVAC

T +49-7352-929-138

arne.tiedemann@woelfle-gmbh.de