מגשי סוללות תרמופלסטיים מרוכבים הופכים לטכנולוגיה מרכזית במגזר רכבי האנרגיה החדשה. מגשים כאלה משלבים רבים מהיתרונות של חומרים תרמופלסטיים, כולל משקל קל, חוזק מעולה, עמידות בפני קורוזיה, גמישות עיצובית ותכונות מכניות מצוינות. תכונות אלו קריטיות להבטחת העמידות והאמינות של מגשי הסוללות. בנוסף, מערכת הקירור בחבילת סוללות תרמופלסטית ממלאת תפקיד חיוני בשמירה על ביצועי הסוללה, הארכת חייה והבטחת פעולה בטוחה. מערכת ניהול תרמי יעילה מבטיחה שהסוללה תישמר בטווח הטמפרטורות הרצוי בכל תנאי ההפעלה, ובכך מגבירה את יעילות ובטיחות הסוללה.
כטכנולוגיה מאפשרת טעינה מהירה, Kautex מדגימה את יישום קירור טבילה דו-פאזי, שבו תא המשיכה משמש כמאייד בתהליך הקירור. קירור טבילה דו-פאזי משיג קצב העברת חום גבוה במיוחד של 3400 W/m^2*K תוך מקסום אחידות הטמפרטורה בתוך חבילת הסוללה בטמפרטורת ההפעלה האופטימלית של הסוללה. כתוצאה מכך, מערכת ניהול התרמי של הסוללה יכולה לנהל עומסים תרמיים בבטחה ובקבועות בקצבי טעינה מעל 6 מעלות צלזיוס. ביצועי הקירור של קירור טבילה דו-פאזי יכולים גם לעכב בהצלחה את התפשטות החום בתוך מעטפת הסוללה התרמופלסטית המרוכבת, בעוד שקירור טבילה דו-פאזי שהוכנס מפזר חום לסביבה עד 30 מעלות צלזיוס. מחזור התרמי הוא הפיך, מה שמאפשר חימום יעיל של הסוללה בתנאי סביבה קרים. יישום העברת חום רותחת בזרימה מבטיח העברת חום גבוהה וקבועה ללא קריסת בועות אדים ונזק קוויטציה לאחר מכן.
בקונספט קירור טבילה דו-פאזי ישיר של Kautex, הנוזל נמצא במגע ישיר עם תאי הסוללה בתוך בית הסוללה, דבר השקול למאייד במחזור קירור. טבילה בתאים ממקסמת את השימוש בשטח התא להעברת חום, בעוד שאידוי מתמיד של הנוזל, כלומר שינוי פאזה, מבטיח אחידות טמפרטורה מקסימלית. הסכימה מוצגת באיור 2.
איור 2 עקרון הפעולה של קירור טבילה דו-פאזי
הרעיון של שילוב כל הרכיבים הדרושים לפיזור נוזלים ישירות במעטפת סוללה תרמופלסטית ולא מוליכה מבטיח להיות גישה בת קיימא. כאשר מעטפת הסוללה ומגש הסוללה עשויים מאותו חומר, ניתן לרתך אותם יחד ליציבות מבנית תוך ביטול הצורך בחומרי כיסוי ופישוט תהליך המיחזור.
מחקרים הראו ששיטת קירור טבילה דו-פאזית המשתמשת בנוזל קירור SF33 מפגינה יכולות פיזור חום מעולות בהעברת חום הסוללה. מערכת זו שמרה על טמפרטורות הסוללה בטווח של 34-35 מעלות צלזיוס בכל תנאי הבדיקה, והדגימה אחידות טמפרטורה מצוינת. נוזלי קירור כגון SF33 תואמים לרוב המתכות, הפלסטיק והאלסטומרים, ולא יפגעו בחומרי מארז הסוללה התרמופלסטיים.
איור 3. ניסוי מדידת העברת חום של חבילת סוללות [1]
בנוסף, המחקר הניסויי השווה אסטרטגיות קירור שונות כגון הסעה טבעית, הסעה כפויה וקירור נוזלי עם נוזל קירור SF33, והתוצאות הראו שמערכת קירור טבילה דו-פאזית הייתה יעילה מאוד בשמירה על טמפרטורת תא הסוללה.
בסך הכל, מערכת קירור טבילה דו-פאזית מספקת פתרון קירור סוללה יעיל ואחיד עבור כלי רכב חשמליים ויישומים אחרים הדורשים אגירת אנרגיה, מה שעוזר לשפר את עמידות הסוללה ובטיחותה.
זמן פרסום: 14 באוקטובר 2024