Termoplastisista komposiittimateriaaleista valmistetut akkulokerot ovat nousemassa keskeiseksi teknologiaksi uuden energian ajoneuvosektorilla. Tällaisissa lokeroissa yhdistyvät monet termoplastisten materiaalien edut, kuten keveys, erinomainen lujuus, korroosionkestävyys, suunnittelun joustavuus ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Nämä ominaisuudet ovat ratkaisevan tärkeitä akkulokeroiden kestävyyden ja luotettavuuden varmistamiseksi. Lisäksi termoplastisen akkuyksikön jäähdytysjärjestelmällä on tärkeä rooli akun suorituskyvyn ylläpitämisessä, sen käyttöiän pidentämisessä ja turvallisen käytön varmistamisessa. Tehokas lämmönhallintajärjestelmä varmistaa, että akku pysyy halutussa lämpötila-alueella kaikissa käyttöolosuhteissa, mikä lisää akun tehokkuutta ja turvallisuutta.
Kautex esittelee kaksivaiheisen upotusjäähdytyksen nopean latauksen mahdollistavana teknologiana, jossa vetokennoa käytetään höyrystimenä jäähdytysprosessissa. Kaksivaiheinen upotusjäähdytys saavuttaa erittäin korkean lämmönsiirtonopeuden, 3400 W/m^2*K, samalla maksimoiden lämpötilan tasaisuuden akkupaketissa akun optimaalisessa käyttölämpötilassa. Tämän seurauksena akun lämmönhallintajärjestelmä voi turvallisesti ja pysyvästi hallita lämpökuormia yli 6 °C:n latausnopeuksilla. Kaksivaiheisen upotusjäähdytyksen jäähdytysteho voi myös estää lämmön etenemistä termoplastisessa komposiittiakkukuoressa, kun taas käyttöön otettu kaksivaiheinen upotusjäähdytys haihduttaa lämpöä ympäristöön jopa 30 °C:een asti. Lämpösykli on palautuva, mikä mahdollistaa akun tehokkaan lämmityksen kylmissä ympäristöolosuhteissa. Virtauskiehuvan lämmönsiirron toteutus varmistaa jatkuvan korkean lämmönsiirron ilman höyrykuplien romahtamista ja sitä seuraavia kavitaatiovaurioita.
Kautexin suorassa kaksivaiheisessa upotusjäähdytyskonseptissa neste on suorassa kosketuksessa akkukotelon sisällä olevien akkukennojen kanssa, mikä vastaa kylmäainekierrossa olevaa höyrystintä. Kennojen upottaminen maksimoi kennopinta-alan käytön lämmönsiirtoon, kun taas nesteen jatkuva haihtuminen eli faasimuutos varmistaa maksimaalisen lämpötilan tasaisuuden. Kaavio on esitetty kuvassa 2.
Kuva 2 Kaksivaiheisen upotusjäähdytyksen toimintaperiaate
Ajatus kaikkien nesteenjakeluun tarvittavien komponenttien integroinnista suoraan termoplastiseen, sähköä johtamattomaan akun kuoreen lupaa olla kestävä lähestymistapa. Kun akun kuori ja akkuteline on valmistettu samasta materiaalista, ne voidaan hitsata yhteen rakenteellisen vakauden saavuttamiseksi, samalla poistaen kapselointimateriaalien tarpeen ja yksinkertaistaen kierrätysprosessia.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että kaksivaiheinen upotusjäähdytysmenetelmä, jossa käytetään SF33-jäähdytysnestettä, osoittaa erinomaisen lämmönpoistokyvyn akun lämmön siirrossa. Tämä järjestelmä piti akun lämpötilan 34–35 °C:n välillä kaikissa testiolosuhteissa, mikä osoitti erinomaista lämpötilan tasaisuutta. Jäähdytysnesteet, kuten SF33, ovat yhteensopivia useimpien metallien, muovien ja elastomeerien kanssa eivätkä vahingoita termoplastisia akkukotelomateriaaleja.
Kuva 3. Akkuyksikön lämmönsiirron mittauskoe [1]
Lisäksi kokeellisessa tutkimuksessa verrattiin erilaisia jäähdytysstrategioita, kuten luonnollista konvektiota, pakotettua konvektiota ja nestejäähdytystä SF33-jäähdytysnesteellä, ja tulokset osoittivat, että kaksivaiheinen upotusjäähdytysjärjestelmä oli erittäin tehokas akun kennon lämpötilan ylläpitämisessä.
Kaiken kaikkiaan kaksivaiheinen upotusjäähdytysjärjestelmä tarjoaa tehokkaan ja tasaisen akun jäähdytysratkaisun sähköajoneuvoille ja muille energian varastointia vaativille sovelluksille, mikä auttaa parantamaan akun kestävyyttä ja turvallisuutta.
Julkaisuaika: 14.10.2024