Les plateaux de batterie en composites thermoplastiques deviennent une technologie clé dans le secteur des véhicules à énergies nouvelles. De tels plateaux intègrent de nombreux avantages des matériaux thermoplastiques, notamment leur légèreté, leur résistance supérieure, leur résistance à la corrosion, leur flexibilité de conception et leurs excellentes propriétés mécaniques. Ces propriétés sont essentielles pour garantir la durabilité et la fiabilité des plateaux de batterie. De plus, le système de refroidissement d'une batterie thermoplastique joue un rôle essentiel dans le maintien des performances de la batterie, la prolongation de sa durée de vie et la garantie d'un fonctionnement sûr. Un système de gestion thermique efficace garantit que la batterie est maintenue dans la plage de température souhaitée dans toutes les conditions de fonctionnement, augmentant ainsi l'efficacité et la sécurité de la batterie.
En tant que technologie permettant une charge rapide, Kautex démontre la mise en œuvre d'un refroidissement par immersion en deux phases, dans lequel la cellule de traction est utilisée comme évaporateur dans le processus de refroidissement. Le refroidissement par immersion biphasé atteint un taux de transfert de chaleur extrêmement élevé de 3 400 W/m^2*K tout en maximisant l'uniformité de la température au sein de la batterie à la température de fonctionnement optimale de la batterie. En conséquence, le système de gestion thermique de la batterie peut gérer en toute sécurité et en permanence les charges thermiques à des taux de charge supérieurs à 6 °C. Les performances de refroidissement du refroidissement par immersion biphasé peuvent également inhiber avec succès la propagation de la chaleur dans la coque de batterie composite thermoplastique, tandis que le refroidissement par immersion biphasé introduit dissipe la chaleur dans l'environnement jusqu'à 30 °C. Le cycle thermique est réversible, permettant un chauffage efficace de la batterie dans des conditions ambiantes froides. La mise en œuvre du transfert de chaleur par ébullition assure un transfert de chaleur élevé et constant sans effondrement des bulles de vapeur ni dommages ultérieurs par cavitation.
Dans le concept de refroidissement par immersion directe à deux phases de Kautex, le fluide est en contact direct avec les cellules de la batterie à l'intérieur du boîtier de la batterie, ce qui équivaut à un évaporateur dans un cycle réfrigérant. L'immersion cellulaire maximise l'utilisation de la surface cellulaire pour le transfert de chaleur, tandis que l'évaporation constante du fluide, c'est-à-dire le changement de phase, garantit une uniformité maximale de la température. Le schéma est présenté à la figure 2.
Fig. 2 Principe de fonctionnement du refroidissement par immersion diphasique
L’idée d’intégrer tous les composants nécessaires à la distribution des fluides directement dans une coque de batterie thermoplastique non conductrice promet d’être une approche durable. Lorsque la coque de la batterie et le support de batterie sont constitués du même matériau, ils peuvent être soudés ensemble pour assurer la stabilité structurelle tout en éliminant le besoin de matériaux d'encapsulation et en simplifiant le processus de recyclage.
Des études ont montré qu'une méthode de refroidissement par immersion biphasée utilisant le liquide de refroidissement SF33 démontre des capacités supérieures de dissipation thermique dans le transfert de la chaleur de la batterie. Ce système a maintenu la température de la batterie entre 34 et 35 °C dans toutes les conditions de test, démontrant une excellente uniformité de température. les liquides de refroidissement tels que le SF33 sont compatibles avec la plupart des métaux, plastiques et élastomères et n'endommageront pas les matériaux thermoplastiques du boîtier de batterie.
Fig. 3 Expérience de mesure du transfert thermique d'une batterie [1]
En outre, l'étude expérimentale a comparé différentes stratégies de refroidissement telles que la convection naturelle, la convection forcée et le refroidissement liquide avec le liquide de refroidissement SF33, et les résultats ont montré que le système de refroidissement par immersion biphasé était très efficace pour maintenir la température des cellules de la batterie.
Dans l'ensemble, le système de refroidissement par immersion biphasé fournit une solution de refroidissement de batterie efficace et uniforme pour les véhicules électriques et d'autres applications nécessitant un stockage d'énergie, ce qui contribue à améliorer la durabilité et la sécurité de la batterie.
Heure de publication : 14 octobre 2024