Gerenciando a saída térmica dos VEs

A Modine e a Bosch Rexroth trabalharão juntas no portfólio de produtos eLion desta última. (Ilustração: Modine)

A Bosch Rexroth e a Modine estão trabalhando juntas para eletrificar máquinas off-road. A última desenvolverá versões de seus produtos de sistema de gerenciamento térmico EVantage para complementar os produtos eLION da primeira em equipamentos off-road eletrificados.

“Com a crescente migração para máquinas móveis eletrificadas, surge uma necessidade paralela de gerenciar com eficiência a produção térmica desses componentes cruciais”, afirmou Zifan Liu, engenheiro de sistemas hidráulicos móveis da Bosch Rexroth. “Esta parceria representa um esforço conjunto para abordar esse problema de forma eficaz e oferecer aos usuários finais a máquina mais produtiva possível.”

A Advanced Thermal Systems da Modine projetou uma solução de gerenciamento térmico totalmente integrada e refrigerada a líquido para o portfólio eLION. Atualmente, esse portfólio inclui um motor elétrico síncrono de ímã permanente, inversor elétrico, carregador de bordo, conversor CC-CC, unidade de distribuição de energia, cabos de alta tensão e um controlador. À medida que o mercado evolui, o catálogo eLION também evolui.

“Oferecemos todos os componentes necessários para essas máquinas, exceto o sistema térmico”, disse Enrique Busquets, diretor de Sistemas e Componentes de Engenharia da Bosch Rexroth, Fountain Inn, Carolina do Sul. “Por isso, a Bosch-Rexroth trabalhou com diversas empresas, como Ymer, Webasto, Wolfle e Eberspacher. Nos Estados Unidos, escolhemos a Modine para construir um protótipo de máquina, o que nos permite demonstrar como podemos nos destacar no desenvolvimento de sistemas térmicos juntos. Trabalhar com a Modine nos dá uma perspectiva completa do sistema, o que é bastante favorável em muitos casos. É mais fácil para os clientes terem um único fornecedor.”

A Elgin Sweeper escolheu componentes da Modine para sua varredora híbrida Pelican. (Foto: Modine)

Por meio da iniciativa não exclusiva, a Modine poderá aproveitar as capacidades de cada empresa para ajudar seus próprios clientes a comercializar seus equipamentos eletrificados.

“Alguns deles estão trabalhando em uma máquina de primeira geração, enquanto outros já estão na segunda geração e estão trabalhando para otimizar o design”, disse Jeremy Shiflett, Gerente de Desenvolvimento de Mercado da Modine Advanced Thermal Systems . “Essa colaboração lhes dá a oportunidade de ter duas empresas de classe mundial se unindo e ajudando-as a construir o produto da próxima geração mais rapidamente. Um fato que todos nós estamos vendo no mercado hoje é que os tempos de desenvolvimento de produtos aceleraram. Costumávamos ficar satisfeitos com dois a três anos. Agora, esses programas podem levar no máximo um ou dois anos antes de entrarem em produção. É preciso ser rápido e ágil.”

O Sistema de Gerenciamento Térmico EVantage, da unidade de negócios de Sistemas Térmicos Avançados da Modine, foi projetado para funcionar perfeitamente com o portfólio eLION, mantendo a temperatura ideal da bateria, resfriando a eletrônica de potência e garantindo o conforto do operador. Para o aquecimento das baterias e da cabine, a empresa utiliza um aquecedor de 10 kW baseado em película fina. O projeto é composto por um complexo sistema de camadas de elementos de aquecimento fixados de forma segura e direta a uma estrutura de troca de calor que está em contato com o líquido de arrefecimento.

O desempenho da máquina em primeiro lugar

O primeiro instinto dos engenheiros de equipamentos é "começar falando sobre o desempenho das máquinas", disse Busquets. "Quando eles entendem como os sistemas elétricos são configurados, percebem que os sistemas precisam ser resfriados, assim como acontece com as máquinas hidráulicas. Hoje, a maioria sabe que precisa de um sistema térmico para baterias, motores e inversores."

Mas manter o operador feliz na cabine pode adicionar outra camada de complexidade: quando as baterias fornecem energia, não é mais certo que o calor será fornecido por um motor de combustão interna ou mesmo um sistema hidráulico.

“Esses trabalhadores operam essas máquinas por longos períodos de tempo”, disse Shiflett, “e o objetivo é mantê-los confortáveis, para que a segurança e a produtividade permaneçam altas”.

“No início, fornecer ao operador um sistema de climatização era quase ignorado”, disse Busquets. “O desempenho da máquina era o foco. Agora, é simplesmente mais um sistema que é considerado dentro de toda a arquitetura da máquina, pois é sabidamente uma necessidade.”

O Sistema de Gerenciamento Térmico de Baterias da Modine com condensador refrigerado a líquido, ou L-Con BTMS, combina tecnologia patenteada de trocador de calor com controles inteligentes e componentes eletrônicos projetados para suportar ambientes agressivos e sujos encontrados em aplicações de mineração, construção, agricultura, especialidades e transporte. (Foto: Modine)

Para a Modine, "algo que nos entusiasma muito poder demonstrar com a Bosch Rexroth neste projeto é o nosso sistema completo de gerenciamento térmico da bateria EVantage (BTMS)", disse Shiflett. "Além de termos um aquecedor para a bateria, estamos usando os aquecedores de alta voltagem para aquecer a cabine. Estamos otimizando os sistemas com capacidade suficiente e um compressor para que possamos manter a capacidade de resfriamento da bateria e, ao mesmo tempo, oferecer resfriamento aos passageiros."

Encontrando o caminho

As duas empresas estão atualmente trabalhando para converter uma carregadeira compacta de esteiras que ajudará a demonstrar a abordagem completa do sistema para manter a bateria, os componentes eletrônicos e os humanos confortáveis.

Shiflett e Busquets disseram que estão ocupados ajudando os clientes a encontrar um caminho para a eletrificação que faça sentido para todas as partes interessadas — e o conforto do operador é regularmente parte da discussão.

“Quando se trata de HVAC”, disse Busquets, “sinceramente, vejo isso como um indicador da seriedade dos fabricantes de equipamentos originais (OEMs). Quando se fala de um protótipo pela primeira vez, não se foca muito no conforto dos operadores; o que se quer é apenas fazer as coisas funcionarem e provar que elas oferecem alguma eficiência ou benefícios. O fato de isso estar sendo analisado e solicitado agora me faz pensar que a tecnologia e sua implementação no mercado estão hoje em um nível superior.”