Las bandejas de baterías de compuestos termoplásticos se están convirtiendo en una tecnología clave en el sector de los vehículos de nueva energía. Estas bandejas incorporan muchas de las ventajas de los materiales termoplásticos, incluido el peso ligero, la resistencia superior, la resistencia a la corrosión, la flexibilidad del diseño y las excelentes propiedades mecánicas. Estas propiedades son fundamentales para garantizar la durabilidad y confiabilidad de las bandejas de baterías. Además, el sistema de refrigeración de un paquete de baterías termoplástico desempeña un papel fundamental a la hora de mantener el rendimiento de la batería, prolongar su vida útil y garantizar un funcionamiento seguro. Un sistema de gestión térmica eficaz garantiza que la batería se mantenga dentro del rango de temperatura deseado en todas las condiciones de funcionamiento, aumentando así la eficiencia y la seguridad de la batería.
Como tecnología habilitadora para la carga rápida, Kautex demuestra la implementación del enfriamiento por inmersión de dos fases, donde la celda de tracción se utiliza como evaporador en el proceso de enfriamiento. El enfriamiento por inmersión de dos fases logra una tasa de transferencia de calor extremadamente alta de 3400 W/m^2*K mientras maximiza la uniformidad de la temperatura dentro del paquete de baterías a la temperatura óptima de funcionamiento de la batería. Como resultado, el sistema de gestión térmica de la batería puede gestionar de forma segura y permanente cargas térmicas a velocidades de carga superiores a 6 °C. El rendimiento de enfriamiento del enfriamiento por inmersión de dos fases también puede inhibir con éxito la propagación del calor dentro de la carcasa de la batería compuesta termoplástica, mientras que el enfriamiento por inmersión de dos fases introducido disipa el calor en el ambiente hasta 30°C. El ciclo térmico es reversible, lo que permite un calentamiento eficiente de la batería en condiciones ambientales frías. La implementación de la transferencia de calor por ebullición en flujo garantiza una transferencia de calor alta y constante sin colapso de las burbujas de vapor y daños por cavitación posteriores.
En el concepto de refrigeración por inmersión directa de dos fases de Kautex, el fluido está en contacto directo con las celdas de la batería dentro de la carcasa de la batería, lo que equivale a un evaporador en un ciclo de refrigerante. La inmersión de la celda maximiza el uso de la superficie de la celda para la transferencia de calor, mientras que la evaporación constante del fluido, es decir, el cambio de fase, garantiza la máxima uniformidad de temperatura. El esquema se muestra en la Figura 2.
Fig. 2 Principio de funcionamiento del enfriamiento por inmersión de dos fases.
La idea de integrar todos los componentes necesarios para la distribución de fluidos directamente en una carcasa de batería termoplástica no conductora promete ser un enfoque sostenible. Cuando la carcasa de la batería y la bandeja de la batería están hechas del mismo material, se pueden soldar entre sí para lograr estabilidad estructural y al mismo tiempo eliminar la necesidad de materiales de encapsulación y simplificar el proceso de reciclaje.
Los estudios han demostrado que un método de enfriamiento por inmersión de dos fases que utiliza refrigerante SF33 demuestra capacidades superiores de disipación de calor en la transferencia de calor de la batería. Este sistema mantuvo la temperatura de la batería en el rango de 34-35°C en todas las condiciones de prueba, demostrando una excelente uniformidad de temperatura. Los refrigerantes como el SF33 son compatibles con la mayoría de los metales, plásticos y elastómeros y no dañan los materiales termoplásticos de la caja de la batería.
Fig. 3 Experimento de medición de transferencia de calor del paquete de baterías [1]
Además, el estudio experimental comparó diferentes estrategias de enfriamiento, como convección natural, convección forzada y enfriamiento líquido con refrigerante SF33, y los resultados mostraron que el sistema de enfriamiento por inmersión de dos fases fue muy efectivo para mantener la temperatura de la celda de la batería.
En general, el sistema de enfriamiento por inmersión de dos fases proporciona una solución de enfriamiento de batería eficiente y uniforme para vehículos eléctricos y otras aplicaciones que requieren almacenamiento de energía, lo que ayuda a mejorar la durabilidad y seguridad de la batería.
Hora de publicación: 14 de octubre de 2024