【Sistema di raffreddamento ad immersione a due fasi-cooperativa della tecnologia per vassoi di batterie termoplastiche

I vassoi di batterie compositi termoplastici stanno diventando una tecnologia chiave nel nuovo settore dei veicoli energetici. Tali vassoi incorporano molti dei vantaggi dei materiali termoplastici, tra cui peso leggero, resistenza superiore, resistenza alla corrosione, flessibilità di progettazione e eccellenti proprietà meccaniche. Queste proprietà sono fondamentali per garantire la durata e l'affidabilità dei vassoi delle batterie. Inoltre, il sistema di raffreddamento in un pacco batteria termoplastico svolge un ruolo vitale nel mantenere le prestazioni della batteria, estendendo la sua vita e garantendo un funzionamento sicuro. Un efficace sistema di gestione termica garantisce che la batteria sia mantenuta nell'intervallo di temperatura desiderato in tutte le condizioni operative, aumentando così l'efficienza e la sicurezza della batteria.

Come tecnologia abilitante per la ricarica rapida, Kautex dimostra l'implementazione del raffreddamento di immersione a due fasi, in cui la cella di trazione viene utilizzata come evaporatore nel processo di raffreddamento. Il raffreddamento di immersione in due fasi raggiunge una velocità di trasferimento del calore estremamente elevata di 3400 W/m^2*K massimizzando l'uniformità della temperatura all'interno del pacco batteria alla temperatura ottimale della batteria. Di conseguenza, il sistema di gestione termica della batteria può gestire in modo sicuro e permanente carichi termici a tassi di ricarica superiori a 6c. Le prestazioni di raffreddamento del raffreddamento di immersione a due fasi possono anche inibire con successo la propagazione del calore all'interno del guscio della batteria composita termoplastica, mentre il raffreddamento ad immersione a due fasi dissipa il calore nell'ambiente fino a 30 ° C. Il ciclo termico è reversibile, consentendo un efficiente riscaldamento della batteria in condizioni di ambientali freddi. L'implementazione del trasferimento di calore bollente del flusso garantisce un trasferimento di calore elevato costante senza collasso della bolla di vapore e successivi danni da cavitazione.

Nel concetto di raffreddamento ad immersione a due fasi diretto di Kautex, il fluido è in contatto diretto con le celle della batteria all'interno dell'alloggiamento della batteria, che equivale a un evaporatore in un ciclo del refrigerante. L'immersione cellulare massimizza l'uso della superficie cellulare per il trasferimento di calore, mentre l'evaporazione costante del fluido, il cambiamento di fase IE, garantisce la massima uniformità della temperatura. Lo schema è mostrato nella Figura 2.

Fig. 2 Principio di funzionamento del raffreddamento di immersione a due fasi

L'idea di integrare tutti i componenti necessari per la distribuzione dei fluidi direttamente in un guscio di batteria termoplastico e non conduttivo promette di essere un approccio sostenibile. Quando il guscio della batteria e il vassoio della batteria sono realizzati con lo stesso materiale, possono essere saldati insieme per la stabilità strutturale eliminando al contempo la necessità di materiali di incapsulamento e semplificare il processo di riciclaggio.

Gli studi hanno dimostrato che un metodo di raffreddamento ad immersione a due fasi che utilizza il liquido di raffreddamento SF33 mostra capacità di dissipazione del calore superiori nel trasferimento del calore della batteria. Questo sistema ha mantenuto le temperature della batteria nell'intervallo di 34-35 ° C in tutte le condizioni di prova, dimostrando un'eccellente uniformità della temperatura. I refrigeranti come SF33 sono compatibili con la maggior parte dei metalli, delle materie plastiche ed elastomeri e non danneggeranno i materiali della custodia a batteria termoplastica.

Fig. 3 Esperimento di misurazione del trasferimento di calore del pacco batteria [1]

Inoltre, lo studio sperimentale ha confrontato le diverse strategie di raffreddamento come la convezione naturale, la convezione forzata e il raffreddamento liquido con il liquido di raffreddamento SF33 e i risultati hanno mostrato che il sistema di raffreddamento di immersione in due fasi era molto efficace nel mantenere la temperatura delle cellule della batteria.
Nel complesso, il sistema di raffreddamento ad immersione in due fasi fornisce una soluzione di raffreddamento a batteria efficiente e uniforme per veicoli elettrici e altre applicazioni che richiedono un accumulo di energia, che aiuta a migliorare la durata e la sicurezza della batteria.