Le macchine mobili non stradali (NRMM) sono esposte a pericoli che vanno dalle condizioni meteorologiche avverse agli urti e agli impatti sul luogo di lavoro. Tuttavia, il caricabatterie deve affrontare una sfida unica: dissipare il calore interno in tutte queste condizioni.
Con la crescente elettrificazione delle NRMM, i design compatti richiedono componenti integrati. Ciò, a sua volta, genera un calore concentrato che richiede una gestione termica intelligente per prevenire la perdita di prestazioni e il guasto prematuro dei componenti.
Riducendo la potenza di uscita quando si avvicinano temperature elevate, le moderne soluzioni di ricarica garantiscono che l'accumulo di calore si trasformi da un problema di sicurezza a un'opportunità ingegneristica.
Tuttavia, sfruttare questa opportunità non è semplice come aggiungere una ventola dopo l'installazione.
Per gli OEM industriali che cercano il massimo ritorno sull'investimento, un raffreddamento adeguato richiede un'attenta pianificazione sin dalle prime fasi di progettazione.
Regolazione termica nella progettazione dei caricabatterie onboard
Il modo in cui la temperatura influisce sulla ricarica dipende da molti fattori, sia esterni (temperatura ambiente, condizioni meteorologiche, ecc.) che interni (progettazione del caricabatterie, posizione all'interno della macchina, ecc.).
Date queste potenziali variabili, la soluzione deve essere adattata specificamente all'applicazione.
I rischi di non farlo, ovvero una gestione termica inadeguata del caricabatterie, possono includere:
Degradazione accelerata dei componenti: il calore eccessivo accelera l'invecchiamento dei componenti elettronici all'interno dei caricabatterie, come i transistor di potenza e i condensatori. Ciò comporta, nel migliore dei casi, un aumento dei costi di manutenzione e, nel peggiore dei casi, un guasto imprevisto (precoce) dei componenti.
Regolazione termica nella progettazione delle batterie
Anche quando un caricabatterie è dimensionato correttamente e raffreddato in modo adeguato, rimane una domanda: come si controlla il calore della batteria? A tal fine, un numero crescente di OEM utilizza sistemi avanzati di gestione delle batterie (BMS) per controllare i parametri delle celle e della carica delle batterie.
Senza il BMS, il calore eccessivo della batteria potrebbe causare:
- Riduzione della durata della batteria – anche le batterie con composizioni chimiche resistenti potrebbero subire una riduzione della durata senza una corretta gestione termica, riducendo il ROI operativo complessivo.
- Surriscaldamento termico: le batterie possono subire un surriscaldamento termico, una reazione autoalimentata in cui l'aumento della temperatura raggiunge livelli tali da causare un surriscaldamento.
Riassumendo: una cattiva gestione termica non minaccia solo i componenti, ma compromette l'intero valore aggiunto dell'elettrificazione.
Se consideriamo la batteria e il caricabatterie come un sistema di comunicazione complesso con tutti i controlli e le protezioni in atto, dobbiamo comunque progettare la gestione termica a livello di macchina e di applicazione.
Una corretta mitigazione è essenziale per massimizzare il tempo di funzionamento della macchina, preservare lo stato di salute della batteria e proteggere tutte le apparecchiature da costosi guasti sul campo.
Strategie di gestione termica
Sebbene le batterie e i caricabatterie da soli possano avere un ampio intervallo di temperature di funzionamento, il ciclo di ricarica è un processo più delicato. Solo una gestione termica robusta garantisce cicli di ricarica sicuri ed efficienti.
Consideriamo i due percorsi principali per raggiungere questo obiettivo.
#1. Raffreddamento passivo
Opzione OEM interessante per la sua estrema semplicità, le strategie di raffreddamento passivo eliminano la necessità di parti mobili e alimentazione elettrica. Le soluzioni passive spesso prevedono:
- Dissipatori di calore o alette in alluminio per aumentare la superficie di dissipazione del calore
- Percorsi di convezione naturale e punti di contatto all'interno delle stazioni di ricarica
- Incastri e isolamenti termoconduttivi per componenti sensibili
Tuttavia, le opzioni passive hanno evidenti limiti.
Ad esempio, gli ambienti con temperature ambientali elevate possono ridurne l'efficacia fin dall'inizio. I macchinari compatti introducono inoltre un maggiore rischio di surriscaldamento a causa del flusso d'aria intrinsecamente limitato e dei vincoli di spazio, rendendo inefficace il raffreddamento a convezione standard.
Anziché affidarsi esclusivamente alle tecniche di raffreddamento passivo, molti OEM scelgono di sfruttarle in aggiunta ad altre strategie.
#2. Raffreddamento attivo
Sebbene più complesso dei metodi passivi, il raffreddamento attivo introduce elementi meccanici per allontanare “attivamente” il calore dai componenti.
Le configurazioni comuni ruotano attorno a uno dei seguenti elementi:
- Raffreddamento ad aria forzata con ventola – Fa circolare l'aria attraverso i componenti che generano calore e i punti di convezione critici per accelerare la dispersione naturale del calore.
- Sistemi di raffreddamento a liquido – Sfruttano l'acqua o refrigeranti specializzati (come una miscela di acqua e glicole) per assorbire e trasportare il calore lontano dal sistema.
Tali tecniche di raffreddamento consentono un controllo termico molto maggiore. Ciò si traduce in prestazioni costanti del caricabatterie e della batteria, sia che funzionino in climi caldi, in installazioni chiuse o sotto carichi prolungati.
Perché le applicazioni a media potenza sono particolarmente sensibili
I sistemi a bassa tensione che funzionano intorno o al di sotto dei 10 kW offrono una piattaforma di elettrificazione semplificata ed economica per le NRMM. Tuttavia, comportano anche rischi termici specifici.
Mentre i sistemi ad alta tensione utilizzano spesso telai di dimensioni considerevoli, le NRMM compatte sono proprio questo: compatte. Ciò le rende più vulnerabili all'accumulo di calore localizzato, soprattutto perché le applicazioni industriali richiedono involucri di ricarica sigillati per proteggere dall'ingresso di agenti esterni.
A complicare ulteriormente la situazione, i magazzini (una zona di impiego comune per i macchinari a bassa tensione) operano con una supervisione umana sempre più ridotta a causa dei progressi nell'automazione. In altre parole, i luoghi di lavoro al chiuso, un tempo raffreddati per il comfort degli operatori umani, potrebbero vedere ridotta la necessità di climatizzazione.
Considerando questi e altri fattori, una cosa è certa: senza un adeguato controllo termico integrato nel caricabatterie e nella batteria, anche i cicli di ricarica standard potrebbero spingere i componenti oltre i range ottimali.
L'importanza della scelta del caricabatterie nella gestione termica
È chiaro che strategie di raffreddamento robuste sono fondamentali per evitare complicazioni termiche e ottimizzare le operazioni. Il primo passo è scegliere una soluzione di ricarica robusta, su misura per le esigenze specifiche delle operazioni OEM.
Questo è ciò che offre la soluzione di ricarica CT3.3 di ZIVAN.
Disponibile sia con raffreddamento a ventola che a liquido, questo caricabatterie ad alte prestazioni consente agli OEM di implementare:
- Strategie di raffreddamento ibride, che abbinano il raffreddamento passivo al potente raffreddamento attivo del CT3.3
- Compatibilità con il raffreddamento ad aria, ideale per macchinari compatti e sigillati con flusso d'aria limitato
- Configurazioni con raffreddamento a liquido per un migliore controllo termico dei componenti integrati
Ma il CT3.3 offre molto più di un semplice raffreddamento.
Con una struttura modulare e un monitoraggio termico intelligente in tempo reale, il CT3.3 garantisce efficienza e sicurezza fin dal primo giorno. Per i macchinari fuoristrada, i vantaggi includono:
- 3,3 kW di potenza di ricarica compatta e robusta, progettata per ambienti industriali difficili
- Opzioni integrate per la conversione DC-DC (per alimentare sistemi ausiliari come luci e sensori) e un'interfaccia EVSE (che consente la compatibilità con le stazioni di ricarica pubbliche per veicoli elettrici)
- Operazioni di ricarica parallele scalabili con un massimo di 6 unità, in grado di erogare fino a 19,8 kW di potenza
Con un ingombro minimo e la versatilità operativa per strategie di ricarica a bordo, fuori bordo o ibride, il CT3.3 offre agli OEM la flessibilità necessaria per ottimizzare le prestazioni senza compromessi.
ZIVAN: soluzioni di ricarica progettate per le esigenze degli OEM
I propulsori elettrici funzionano a temperature inferiori rispetto ai motori a combustione. Ma ciò non significa che la gestione termica sia meno importante. Al contrario, emerge come una priorità fondamentale nella progettazione, per la sicurezza e l'efficienza.
Ecco perché le soluzioni di ricarica sono alla base delle strategie di gestione termica.
Con opzioni di raffreddamento flessibili, architettura modulare e test approfonditi nei principali settori verticali OEM, il CT3.3 di ZIVAN soddisfa in modo unico le esigenze dei macchinari a bassa potenza e media tensione. Dalla movimentazione dei materiali e dalle costruzioni leggere alle applicazioni agricole e marittime, il CT3.3 offre una ricarica compatta e ad alte prestazioni per qualsiasi progetto di elettrificazione.
Ogni componente è importante nelle architetture elettrificate compatte. Assicuratevi che la vostra scelta di soluzione di ricarica garantisca il massimo ROI su tutta la catena cinematica con ZIVAN.
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Violetta Fulchiati | Marketing & Communication Specialist
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