Las bandejas de batería de compuestos termoplásticos se están convirtiendo en una tecnología clave en el sector de los vehículos de nuevas energías. Estas bandejas incorporan muchas de las ventajas de los materiales termoplásticos, como ligereza, mayor resistencia, resistencia a la corrosión, flexibilidad de diseño y excelentes propiedades mecánicas. Estas propiedades son fundamentales para garantizar la durabilidad y fiabilidad de las bandejas de batería. Además, el sistema de refrigeración de una batería termoplástica desempeña un papel fundamental para 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, lo que aumenta su eficiencia y seguridad.
Como tecnología que facilita la carga rápida, Kautex demuestra la implementación de refrigeración por inmersión bifásica, donde la celda de tracción se utiliza como evaporador en el proceso de refrigeración. Esta refrigeración alcanza una tasa de transferencia de calor extremadamente alta de 3400 W/m²*K, a la vez que maximiza la uniformidad de la temperatura dentro del paquete de baterías a su temperatura óptima de funcionamiento. Como resultado, el sistema de gestión térmica de la batería puede gestionar de forma segura y permanente cargas térmicas a tasas de carga superiores a 6 °C. El rendimiento de refrigeración de la refrigeración por inmersión bifásica también puede inhibir eficazmente la propagación del calor dentro de la carcasa de la batería, compuesta por termoplástico, mientras que la refrigeración por inmersión bifásica introducida disipa el calor al 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 de flujo garantiza una alta y constante transferencia de calor sin colapso de las burbujas de vapor ni consecuentes daños por cavitación.
En el concepto de refrigeración por inmersión directa bifásica de Kautex, el fluido está en contacto directo con las celdas de la batería dentro de su carcasa, lo que equivale a un evaporador en un ciclo de refrigerante. La inmersión de las celdas maximiza el uso de su superficie para la transferencia de calor, mientras que la evaporación constante del fluido (es decir, el cambio de fase) garantiza la máxima uniformidad de la 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. Al estar fabricadas del mismo material, la carcasa y la bandeja de la batería pueden soldarse para lograr estabilidad estructural, eliminando la necesidad de materiales de encapsulación y simplificando el proceso de reciclaje.
Estudios han demostrado que un método de enfriamiento por inmersión bifásico con refrigerante SF33 ofrece una capacidad superior de disipación térmica al transferir el calor de la batería. Este sistema mantuvo la temperatura de la batería entre 34 y 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 carcasa de la batería.
Fig. 3 Experimento de medición de transferencia de calor de un 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 la seguridad de la batería.
Hora de publicación: 14 de octubre de 2024