【Teknologi-Kooperativ】 To-faset nedsænket kølesystem til termoplastiske batteribakker

Termoplastiske komposit batteribakker er ved at blive en nøgleteknologi i sektoren for nye energikøretøjer. Sådanne bakker inkorporerer mange af fordelene ved termoplastiske materialer, herunder lav vægt, overlegen styrke, korrosionsbestandighed, designfleksibilitet og fremragende mekaniske egenskaber. Disse egenskaber er afgørende for at sikre holdbarheden og pålideligheden af ​​batteribakker. Derudover spiller kølesystemet i en termoplastisk batteripakke en afgørende rolle for at opretholde batteriets ydeevne, forlænge dets levetid og sikre sikker drift. Et effektivt termisk styringssystem sikrer, at batteriet holdes inden for det ønskede temperaturområde under alle driftsforhold, og derved øger batteriets effektivitet og sikkerhed.

Som en muliggørende teknologi til hurtig opladning demonstrerer Kautex implementeringen af ​​to-faset dykningskøling, hvor traktionscellen anvendes som fordamper i køleprocessen. Tofaset nedsænkningskøling opnår en ekstrem høj varmeoverførselshastighed på 3400 W/m^2*K, samtidig med at temperaturens ensartethed i batteripakken maksimeres ved den optimale batteridriftstemperatur. Som et resultat kan batteriets termiske styringssystem sikkert og permanent håndtere termiske belastninger ved opladningshastigheder over 6C. Kølingsydelsen af ​​tofaset nedsænkningskøling kan også med succes hæmme varmeudbredelsen i den termoplastiske kompositbatteriskalle, hvorimod den indførte tofasede nedsænkningskøling spreder varme til miljøet op til 30°C. Den termiske cyklus er reversibel, hvilket muliggør effektiv opvarmning af batteriet under kolde omgivelser. Implementeringen af ​​flowkogende varmeoverførsel sikrer konstant høj varmeoverførsel uden dampboblesammenbrud og efterfølgende kavitationsskader.

I Kautex' direkte tofasede dykkølende koncept er væsken i direkte kontakt med battericellerne inde i batterihuset, hvilket svarer til en fordamper i et kølemiddelkredsløb. Celledypning maksimerer brugen af ​​celleoverfladearealet til varmeoverførsel, mens konstant fordampning af væsken, dvs. faseændring, sikrer maksimal temperaturensartethed. Skemaet er vist i figur 2.

Fig. 2 Funktionsprincip for tofaset dynkøling

Ideen om at integrere alle de nødvendige komponenter til væskefordeling direkte i en termoplastisk, ikke-ledende batteriskal lover at være en bæredygtig tilgang. Når batterikappen og batteribakken er lavet af samme materiale, kan de svejses sammen for strukturel stabilitet, samtidig med at behovet for indkapslingsmaterialer elimineres og genbrugsprocessen forenkles.

Undersøgelser har vist, at en tofaset nedsænkningsmetode, der anvender SF33-kølevæske, viser overlegne varmeafledningsevner ved overførsel af batterivarme. Dette system opretholdt batteritemperaturer i området 34-35°C under alle testforhold, hvilket viser fremragende temperaturensartethed. kølemidler såsom SF33 er kompatible med de fleste metaller, plastik og elastomerer og vil ikke beskadige termoplastiske batterihusmaterialer.

Fig. 3 Eksperiment med måling af batteripakke varmeoverførsel [1]

Derudover sammenlignede det eksperimentelle studie forskellige kølestrategier såsom naturlig konvektion, tvungen konvektion og væskekøling med SF33-kølevæske, og resultaterne viste, at det tofasede nedsænkningskølesystem var meget effektivt til at opretholde battericellens temperatur.
Samlet set giver det tofasede nedsænkningskølesystem en effektiv og ensartet batterikølingsløsning til elektriske køretøjer og andre applikationer, der kræver energilagring, hvilket hjælper med at forbedre batteriets holdbarhed og sikkerhed.