Les bacs de batterie composites thermoplastiques deviennent une technologie clé dans le secteur des véhicules à énergies nouvelles. Ces bacs intègrent de nombreux avantages des matériaux thermoplastiques, notamment leur légèreté, leur robustesse supérieure, leur résistance à la corrosion, leur flexibilité de conception et leurs excellentes propriétés mécaniques. Ces propriétés sont essentielles à la durabilité et à la fiabilité des bacs de batterie. De plus, le système de refroidissement d'un bloc-batterie thermoplastique joue un rôle essentiel dans le maintien des performances de la batterie, la prolongation de sa durée de vie et la sécurité de son fonctionnement. Un système de gestion thermique efficace garantit le maintien de la température de la batterie dans toutes les conditions de fonctionnement, améliorant ainsi son efficacité et sa sécurité.
Kautex démontre la mise en œuvre du refroidissement par immersion biphasé, une technologie permettant une charge rapide. La cellule de traction sert d'évaporateur. Ce refroidissement par immersion biphasé atteint un taux de transfert thermique extrêmement élevé de 3 400 W/m²*K, tout en maximisant l'homogénéité de température au sein du bloc-batterie à sa température de fonctionnement optimale. Ainsi, le système de gestion thermique de la batterie peut gérer de manière sûre et permanente les charges thermiques à des taux de charge supérieurs à 6 °C. Les performances de refroidissement du refroidissement par immersion biphasé permettent également d'inhiber efficacement la propagation de la chaleur dans la coque composite thermoplastique de la batterie, tandis que le refroidissement par immersion biphasé introduit dissipe la chaleur dans l'environnement jusqu'à 30 °C. Le cycle thermique est réversible, permettant un chauffage efficace de la batterie dans des conditions ambiantes froides. La mise en œuvre du transfert thermique par ébullition fluide assure un transfert thermique élevé et constant, sans éclatement des bulles de vapeur ni dommages par cavitation.
Dans le concept de refroidissement par immersion directe biphasique de Kautex, le fluide est en contact direct avec les cellules de la batterie à l'intérieur du boîtier, ce qui équivaut à un évaporateur dans un cycle frigorifique. L'immersion des cellules maximise l'utilisation de leur surface pour le transfert de chaleur, tandis que l'évaporation constante du fluide, autrement dit le changement de phase, assure une uniformité de température maximale. Le schéma est présenté à la figure 2.
Fig. 2 Principe de fonctionnement du refroidissement par immersion diphasique
L'idée d'intégrer tous les composants nécessaires à la distribution des fluides directement dans une coque de batterie thermoplastique non conductrice promet une approche durable. Réalisés dans le même matériau, la coque et le support de batterie peuvent être soudés pour une stabilité structurelle optimale, tout en éliminant le recours aux matériaux d'encapsulation et en simplifiant le processus de recyclage.
Des études ont montré qu'une méthode de refroidissement par immersion biphasique utilisant du SF33 offre des capacités de dissipation thermique supérieures pour le transfert de chaleur de la batterie. Ce système a maintenu la température de la batterie entre 34 et 35 °C dans toutes les conditions de test, démontrant une excellente uniformité de température. Les liquides de refroidissement tels que le SF33 sont compatibles avec la plupart des métaux, plastiques et élastomères, et n'endommagent pas les matériaux thermoplastiques des boîtiers de batterie.
Fig. 3 Expérience de mesure du transfert de chaleur d'un bloc-batterie [1]
De plus, l'étude expérimentale a comparé différentes stratégies de refroidissement telles que la convection naturelle, la convection forcée et le refroidissement liquide avec du liquide de refroidissement SF33, et les résultats ont montré que le système de refroidissement par immersion biphasé était très efficace pour maintenir la température des cellules de la batterie.
Dans l’ensemble, le système de refroidissement par immersion biphasé fournit une solution de refroidissement de batterie efficace et uniforme pour les véhicules électriques et autres applications nécessitant un stockage d’énergie, ce qui contribue à améliorer la durabilité et la sécurité de la batterie.
Date de publication : 14 octobre 2024