Композитные термопластичные аккумуляторные лотки становятся ключевой технологией в секторе транспортных средств на новых источниках энергии. Такие лотки обладают многими преимуществами термопластических материалов, включая малый вес, превосходную прочность, коррозионную стойкость, гибкость конструкции и превосходные механические свойства. Эти свойства имеют решающее значение для обеспечения долговечности и надежности аккумуляторных лотков. Кроме того, система охлаждения термопластичного аккумуляторного блока играет жизненно важную роль в поддержании производительности аккумулятора, продлении его срока службы и обеспечении безопасной эксплуатации. Эффективная система управления температурным режимом гарантирует поддержание температуры аккумулятора в желаемом диапазоне при любых условиях эксплуатации, тем самым повышая эффективность и безопасность аккумулятора.
В качестве технологии быстрой зарядки Kautex демонстрирует реализацию двухфазного иммерсионного охлаждения, при котором тяговый элемент используется в качестве испарителя в процессе охлаждения. Двухфазное иммерсионное охлаждение обеспечивает чрезвычайно высокую скорость теплопередачи — 3400 Вт/м^2*К, обеспечивая при этом максимальную однородность температуры внутри аккумуляторного блока при оптимальной рабочей температуре аккумулятора. В результате система управления температурным режимом аккумулятора может безопасно и постоянно управлять тепловыми нагрузками при температуре зарядки выше 6C. Охлаждающие характеристики двухфазного иммерсионного охлаждения также могут успешно подавлять распространение тепла внутри термопластичного композитного корпуса батареи, тогда как введенное двухфазное иммерсионное охлаждение рассеивает тепло в окружающую среду до температуры 30°C. Термический цикл является обратимым, что позволяет эффективно нагревать батарею в холодных условиях окружающей среды. Реализация теплопередачи при кипении в потоке обеспечивает постоянную высокую теплоотдачу без схлопывания паровых пузырьков и последующего кавитационного разрушения.
В концепции прямого двухфазного погружного охлаждения Kautex жидкость находится в непосредственном контакте с аккумуляторными элементами внутри корпуса аккумулятора, что эквивалентно испарителю в цикле хладагента. Погружение клеток позволяет максимально использовать площадь поверхности клеток для теплопередачи, а постоянное испарение жидкости, т.е. фазовый переход, обеспечивает максимальную однородность температуры. Схема показана на рисунке 2.
Рис. 2 Принцип работы двухфазного иммерсионного охлаждения
Идея интеграции всех необходимых компонентов для распределения жидкости непосредственно в термопластичный, непроводящий корпус батареи обещает стать устойчивым подходом. Когда корпус батареи и лоток батареи изготовлены из одного и того же материала, их можно сварить вместе для обеспечения структурной устойчивости, устраняя при этом необходимость в герметизирующих материалах и упрощая процесс переработки.
Исследования показали, что двухфазный метод погружения с использованием охлаждающей жидкости SF33 демонстрирует превосходные возможности рассеивания тепла при передаче тепла от батареи. Эта система поддерживала температуру батареи в диапазоне 34–35°C во всех условиях испытаний, демонстрируя превосходную однородность температуры. охлаждающие жидкости, такие как SF33, совместимы с большинством металлов, пластмасс и эластомеров и не повреждают термопластичные материалы корпуса батареи.
Рис. 3. Эксперимент по измерению теплопередачи аккумуляторной батареи [1]
Кроме того, в ходе экспериментального исследования сравнивались различные стратегии охлаждения, такие как естественная конвекция, принудительная конвекция и жидкостное охлаждение с помощью хладагента SF33, и результаты показали, что двухфазная система погружного охлаждения очень эффективна для поддержания температуры аккумуляторных элементов.
В целом, двухфазная система погружного охлаждения обеспечивает эффективное и единообразное решение для охлаждения аккумуляторов электромобилей и других устройств, требующих накопления энергии, что помогает повысить долговечность и безопасность аккумуляторов.
Время публикации: 14 октября 2024 г.