【Tehnoloģiju kooperatīvs】 Divfāžu iegremdēšanas dzesēšanas sistēma termoplastiskām akumulatoru paplātēm

Termoplastisko kompozītmateriālu akumulatoru paplātes kļūst par galveno tehnoloģiju jaunās enerģijas transportlīdzekļu sektorā. Šādām paplātēm ir daudzas termoplastisko materiālu priekšrocības, tostarp viegls svars, izcila izturība, izturība pret koroziju, konstrukcijas elastība un lieliskas mehāniskās īpašības. Šīs īpašības ir ļoti svarīgas, lai nodrošinātu akumulatoru paplāšu izturību un uzticamību. Turklāt dzesēšanas sistēmai termoplastiskajā akumulatoru blokā ir būtiska loma akumulatora veiktspējas uzturēšanā, tā kalpošanas laika pagarināšanā un drošas darbības nodrošināšanā. Efektīva termiskās pārvaldības sistēma nodrošina, ka akumulators tiek uzturēts vēlamajā temperatūras diapazonā visos darbības apstākļos, tādējādi palielinot akumulatora efektivitāti un drošību.

Kā ātras uzlādes nodrošināšanas tehnoloģiju Kautex demonstrē divfāžu iegremdēšanas dzesēšanas ieviešanu, kur vilces elements tiek izmantots kā iztvaicētājs dzesēšanas procesā. Divfāžu iegremdēšanas dzesēšana sasniedz ārkārtīgi augstu siltuma pārneses ātrumu - 3400 W/m^2*K, vienlaikus maksimāli palielinot temperatūras vienmērīgumu akumulatora blokā optimālā akumulatora darbības temperatūrā. Tā rezultātā akumulatora termiskās pārvaldības sistēma var droši un pastāvīgi pārvaldīt termiskās slodzes pie uzlādes ātruma virs 6 °C. Divfāžu iegremdēšanas dzesēšanas veiktspēja var arī veiksmīgi kavēt siltuma izplatīšanos termoplastiskā kompozītmateriāla akumulatora apvalkā, savukārt ieviestā divfāžu iegremdēšanas dzesēšana izkliedē siltumu vidē līdz pat 30 °C. Termiskais cikls ir atgriezenisks, ļaujot efektīvi uzsildīt akumulatoru aukstā apkārtējās vides apstākļos. Plūsmas viršanas siltuma pārneses ieviešana nodrošina pastāvīgi augstu siltuma pārnesi bez tvaika burbuļu sabrukšanas un sekojošiem kavitācijas bojājumiem.

Kautex tiešās divfāžu iegremdēšanas dzesēšanas koncepcijā šķidrums atrodas tiešā saskarē ar akumulatora elementiem akumulatora korpusa iekšpusē, kas ir līdzvērtīgi iztvaicētājam aukstumaģenta ciklā. Elementu iegremdēšana maksimāli izmanto elementu virsmas laukumu siltuma pārnesei, savukārt šķidruma pastāvīga iztvaikošana, t. i., fāzes maiņa, nodrošina maksimālu temperatūras vienmērīgumu. Shēma parādīta 2. attēlā.

2. attēls. Divfāžu iegremdēšanas dzesēšanas darbības princips

Ideja par visu nepieciešamo šķidruma sadales komponentu integrēšanu tieši termoplastiskā, nevadošā akumulatora apvalkā solās būt ilgtspējīga pieeja. Kad akumulatora apvalks un akumulatora paliktnis ir izgatavoti no viena materiāla, tos var sametināt kopā, lai nodrošinātu strukturālu stabilitāti, vienlaikus novēršot nepieciešamību pēc iekapsulēšanas materiāliem un vienkāršojot pārstrādes procesu.

Pētījumi liecina, ka divfāžu iegremdēšanas dzesēšanas metode, izmantojot SF33 dzesēšanas šķidrumu, demonstrē izcilas siltuma izkliedes spējas akumulatora siltuma pārnesē. Šī sistēma uzturēja akumulatora temperatūru 34–35 °C diapazonā visos testa apstākļos, demonstrējot lielisku temperatūras vienmērīgumu. Dzesēšanas šķidrumi, piemēram, SF33, ir saderīgi ar lielāko daļu metālu, plastmasu un elastomēru, un nebojās termoplastiskos akumulatora korpusa materiālus.

3. att. Bateriju bloka siltuma pārneses mērīšanas eksperiments [1]

Turklāt eksperimentālajā pētījumā tika salīdzinātas dažādas dzesēšanas stratēģijas, piemēram, dabiskā konvekcija, piespiedu konvekcija un šķidruma dzesēšana ar SF33 dzesēšanas šķidrumu, un rezultāti parādīja, ka divfāžu iegremdēšanas dzesēšanas sistēma bija ļoti efektīva akumulatora elementu temperatūras uzturēšanā.
Kopumā divfāžu iegremdēšanas dzesēšanas sistēma nodrošina efektīvu un vienmērīgu akumulatora dzesēšanas risinājumu elektriskajiem transportlīdzekļiem un citām lietojumprogrammām, kurām nepieciešama enerģijas uzkrāšana, kas palīdz uzlabot akumulatora izturību un drošību.