Technologická společnost Schaeffler je díky inovativním technologiím v oblasti elektromobility spolehlivým partnerem pro efektivnější a udržitelnější mobilitu. Schaeffler je také průkopníkem v tepelném managementu vozidel – od spalovacích motorů přes hybridní až po čistě elektrické pohony. Výrobní závod ve Svitavách je předním závodem nejen pro výrobu termoregulačních modulů, ale i expandujícím kompetenčním centrem pro jejich výzkum a vývoj.
Termoregulační moduly - klíč k efektivní elektromobilitě
Tento klíčový komponent pro moderní elektromobily hraje zásadní roli v řízení teploty, efektivitě i v neposlední řadě bezpečnosti vozidel nové generace. „Termoregulační modul, resp. v tomto případě již systém, je hlavním prvkem tepelného managementu zajišťující optimální provozní podmínky jednotlivých komponentů (např. baterie, elektromotoru, vysokonapěťové elektroniky)
a také kabiny pro posádku," vysvětluje vedoucí výzkumu a vývoje (R&D) Schaeffler Svitavy Tomáš Drga.
„Hlavní princip termoregulačního modulu spočívá v řízení toku kapaliny jednotlivými částmi chladicího okruhu prostřednictvím ventilů. Počet a tvar těchto ventilů závisí na komplexnosti celého chladicího systému a funkčních požadavcích konkrétního vozidla," doplňuje vedoucí konstrukční skupiny (R&D) Schaeffler Svitavy Ondřej Pokorný.
Optimální teplota znamená delší životnost i vyšší výkon
U spalovacích motorů je nutné odvádět přebytečné teplo, u elektromobilů však inženýři řeší opačný problém - kde vzít zbytkové teplo pro vytápění kabiny nebo ohřev baterie. Rozdíl mezi spalovacím motorem a elektromobilem je především ve zdroji tepla a jeho využití. „Zatímco spalovací motor teplo produkuje, u elektromobilu řešíme především otázku, kde odpadní, resp. zbytkové teplo vzít, a jak ho efektivně zpracovávat, například z elektromotoru, převodovky nebo vysokonapěťové elektroniky," popisuje Tomáš Drga výzvy elektromobility.
Efektivní termoregulace má přímý dopad nejen na výkon, ale také na životnost baterie a dojezd. „Pokud zajistíme správné provozní teploty jednotlivých komponentů, zvyšujeme výkon i dojezd vozidla a zároveň prodlužujeme životnost baterie," dodává.
Komplexní systém pro delší dojezd
Asi nejčastěji diskutovaným tématem spojeným s elektromobily je jejich dojezd. Právě zde je termoregulace klíčová, protože baterii vozu je nutné udržovat v optimálních provozních podmínkách (přibližně mezi 20-40 °C). Jednoduše řečeno, v oblastech s vysokými teplotami je nutné baterii chladit a v případě oblastí s nízkou teplotou naopak vyhřívat. To vše má za následek spotřebu energie, která je v menší či větší míře odebírána z baterie samotné, což pochopitelně ovlivňuje, resp. snižuje dojezd.
„Některé studie uvádějí, že až 30 % energie baterie se spotřebuje na udržování optimální provozní teploty (kabina, baterie, další komponenty), zejména při nízkých teplotách. Proto je nutné v případě elektromobilů věnovat zvýšenou pozornost využití každého zdroje zbytkového tepla, který je k dispozici, a tím alespoň částečně redukovat spotřebu energie přímo z baterie," doplňuje Ondřej Pokorný.
Na rozdíl od tradičních modulů ve vozech se spalovacím motorem se u elektromobilů jedná o komplexní systém, který propojuje více komponentů. „Součástí termoregulačního modulu jsou čerpadla, expanzní nádoba, teplotní senzory a elektronika, která komunikuje s řídicí jednotkou vozidla," vysvětluje Ondřej Pokorný.
Bezpečnost, komfort a energetická efektivita
Termoregulační systém přispívá nejen k efektivnímu využití energie, ale i k bezpečnosti, resp. pohodlí posádky. V praxi se jedná především o udržení optimální teploty v kabině, která pomáhá snižovat únavu posádky, ale také potlačuje zamlžování oken, což je úzce spojeno s bezpečností.
Efektivně navržený systém navíc přináší i ekologické benefity. „Pokud je celý systém správně navržen, umožňuje prodloužení životnosti baterie spojené se snížením spotřeby energie a tím
i počtu nabíjecích cyklů," doplňuje Tomáš Drga.
Nové testovací možnosti a budoucí výzvy
Ve Svitavách vznikla v roce 2023 nová vývojová zkušebna, která je klíčová pro testování termoregulačních modulů. Testovací stanice dokážou simulovat podmínky reálného provozu termoregulačních modulů v celém spektru tlakové i teplotní zátěže - od -40 °C do +120 °C při tlacích až do přibližně 5 barů.
Ve svitavské zkušebně nyní probíhají i testy s novými chladicími médii. „Museli jsme přizpůsobit nejen parametry testů, ale i konstrukci testovacích přípravků a použitých komponentů," vysvětluje Tomáš Drga. Svitavský tým také rozšiřuje kompetence v oblasti komunikace a funkčního testování integrovaných chladicích systémů.
Budoucnost tepelného managementu pak podle svitavských odborníků spočívá v integrovaných systémech, které dokážou efektivněji využívat zbytkové teplo a zároveň snižují hmotnost i složitost celého řešení. „Pracujeme na optimalizaci komponentů, snížení hmotnosti a zefektivnění výrobních procesů. Současně sledujeme trendy v oblasti ekologických chladiv a jejich bezpečné integrace do systémů nové generace," doplňuje Ondřej Pokorný.
Svitavský příspěvek k elektromobilitě budoucnosti
Díky odbornosti a inovacím týmu ve Svitavách se Schaeffler podílí na vývoji efektivnějších, ekologičtějších a bezpečnějších elektromobilů. Termoregulační modul se tak stává nejen technickým, ale i symbolickým „srdcem" celého tepelného managementu - a současně důkazem, že Schaeffler Svitavy hraje v oblasti elektromobility důležitou roli.