Podstawki akumulatorowe z kompozytu termoplastycznego stają się kluczową technologią w sektorze nowych pojazdów energetycznych. Takie tace charakteryzują się wieloma zaletami materiałów termoplastycznych, w tym lekkością, doskonałą wytrzymałością, odpornością na korozję, elastycznością konstrukcyjną i doskonałymi właściwościami mechanicznymi. Właściwości te mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia trwałości i niezawodności półek akumulatorowych. Ponadto układ chłodzenia termoplastycznego akumulatora odgrywa istotną rolę w utrzymaniu wydajności akumulatora, przedłużeniu jego żywotności i zapewnieniu bezpiecznej pracy. Skuteczny system zarządzania temperaturą zapewnia utrzymanie akumulatora w pożądanym zakresie temperatur we wszystkich warunkach pracy, zwiększając w ten sposób wydajność i bezpieczeństwo akumulatora.
Jako technologię umożliwiającą szybkie ładowanie, firma Kautex demonstruje wdrożenie dwufazowego chłodzenia zanurzeniowego, w którym ogniwo trakcyjne wykorzystuje się jako parownik w procesie chłodzenia. Dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe pozwala uzyskać wyjątkowo wysoki współczynnik przenikania ciepła wynoszący 3400 W/m^2*K, maksymalizując jednocześnie równomierność temperatury w akumulatorze przy optymalnej temperaturze pracy akumulatora. W rezultacie system zarządzania temperaturą akumulatora może bezpiecznie i trwale zarządzać obciążeniami termicznymi przy szybkościach ładowania powyżej 6°C. Wydajność chłodzenia dwufazowego chłodzenia zanurzeniowego może również skutecznie hamować rozprzestrzenianie się ciepła w obudowie akumulatora z termoplastycznego kompozytu, podczas gdy wprowadzone dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe rozprasza ciepło do otoczenia o temperaturze do 30°C. Cykl termiczny jest odwracalny, co pozwala na efektywne nagrzewanie akumulatora w zimnych warunkach otoczenia. Zastosowanie wymiany ciepła wrzenia przepływowego zapewnia stały, wysoki transfer ciepła bez zapadania się pęcherzyków pary i wynikających z tego uszkodzeń kawitacyjnych.
W koncepcji bezpośredniego dwufazowego chłodzenia zanurzeniowego firmy Kautex płyn ma bezpośredni kontakt z ogniwami akumulatora wewnątrz obudowy akumulatora, co odpowiada parownikowi w obiegu czynnika chłodniczego. Zanurzenie ogniwa maksymalizuje wykorzystanie powierzchni ogniwa do przenoszenia ciepła, natomiast ciągłe parowanie płynu, czyli zmiana fazowa, zapewnia maksymalną jednorodność temperatury. Schemat pokazano na rysunku 2.
Rys. 2 Zasada działania dwufazowego chłodzenia zanurzeniowego
Pomysł zintegrowania wszystkich niezbędnych komponentów do dystrybucji płynu bezpośrednio w termoplastycznej, nieprzewodzącej obudowie akumulatora zapowiada się jako podejście zrównoważone. Gdy obudowa akumulatora i podstawka akumulatora są wykonane z tego samego materiału, można je zespawać, aby zapewnić stabilność strukturalną, eliminując jednocześnie potrzebę stosowania materiałów hermetyzujących i upraszczając proces recyklingu.
Badania wykazały, że dwufazowa metoda chłodzenia zanurzeniowego z użyciem chłodziwa SF33 zapewnia doskonałe możliwości rozpraszania ciepła podczas przenoszenia ciepła z akumulatora. System ten utrzymywał temperaturę akumulatora w zakresie 34–35°C we wszystkich warunkach testowych, wykazując doskonałą jednorodność temperatury. chłodziwa, takie jak SF33, są kompatybilne z większością metali, tworzyw sztucznych i elastomerów i nie uszkadzają termoplastycznych materiałów obudowy akumulatora.
Rys. 3 Eksperyment pomiaru przenikania ciepła pakietu akumulatorów [1]
Ponadto w badaniu eksperymentalnym porównano różne strategie chłodzenia, takie jak konwekcja naturalna, konwekcja wymuszona i chłodzenie cieczą za pomocą chłodziwa SF33, a wyniki wykazały, że dwufazowy system chłodzenia zanurzeniowego był bardzo skuteczny w utrzymywaniu temperatury ogniw akumulatora.
Ogólnie rzecz biorąc, dwufazowy układ chłodzenia zanurzeniowego zapewnia wydajne i jednolite rozwiązanie chłodzenia akumulatorów w pojazdach elektrycznych i innych zastosowaniach wymagających magazynowania energii, co pomaga poprawić trwałość i bezpieczeństwo akumulatorów.
Czas publikacji: 14 października 2024 r