Thermoplastische composiet accubakken worden een sleuteltechnologie in de sector van elektrische voertuigen. Dergelijke bakken combineren veel van de voordelen van thermoplastische materialen, waaronder een laag gewicht, superieure sterkte, corrosiebestendigheid, ontwerpflexibiliteit en uitstekende mechanische eigenschappen. Deze eigenschappen zijn cruciaal voor de duurzaamheid en betrouwbaarheid van accubakken. Daarnaast speelt het koelsysteem in een thermoplastisch accupakket een vitale rol bij het behoud van de prestaties van de accu, het verlengen van de levensduur en het garanderen van een veilige werking. Een effectief thermisch beheersysteem zorgt ervoor dat de accu onder alle bedrijfsomstandigheden binnen het gewenste temperatuurbereik blijft, waardoor de efficiëntie en veiligheid van de accu toenemen.
Als essentiële technologie voor snelladen demonstreert Kautex de implementatie van tweefasige immersiekoeling, waarbij de tractiecel als verdamper fungeert in het koelproces. Tweefasige immersiekoeling bereikt een extreem hoge warmteoverdrachtssnelheid van 3400 W/m²*K en maximaliseert tegelijkertijd de temperatuuruniformiteit binnen het accupakket bij de optimale bedrijfstemperatuur van de accu. Hierdoor kan het thermische beheersysteem van de accu de thermische belasting veilig en permanent beheersen bij laadsnelheden boven de 6C. De koelprestaties van tweefasige immersiekoeling remmen bovendien effectief de warmteverspreiding binnen de thermoplastische composiet accubehuizing, terwijl de geïntroduceerde tweefasige immersiekoeling warmte tot 30 °C naar de omgeving afvoert. De thermische cyclus is omkeerbaar, waardoor de accu efficiënt kan worden verwarmd in koude omgevingsomstandigheden. De implementatie van flow cooking warmteoverdracht zorgt voor een constante hoge warmteoverdracht zonder dat dampbellen imploderen en cavitatieschade optreden.
Bij Kautex's directe tweefasen-immersiekoelingsconcept staat de vloeistof in direct contact met de accucellen in de accubehuizing, wat overeenkomt met een verdamper in een koelcircuit. Door de cellen in de vloeistof onder te dompelen, wordt het celoppervlak optimaal benut voor warmteoverdracht, terwijl de constante verdamping van de vloeistof, oftewel de faseovergang, zorgt voor een maximale temperatuuruniformiteit. Het schema is weergegeven in figuur 2.
Afbeelding 2. Werkingsprincipe van tweefasige immersiekoeling.
Het idee om alle benodigde componenten voor vloeistofdistributie direct in een thermoplastische, niet-geleidende batterijbehuizing te integreren, belooft een duurzame aanpak te zijn. Wanneer de batterijbehuizing en de batterijhouder van hetzelfde materiaal zijn gemaakt, kunnen ze aan elkaar worden gelast voor structurele stabiliteit, waardoor inkapselingsmaterialen overbodig worden en het recyclingproces wordt vereenvoudigd.
Studies hebben aangetoond dat een tweefasige dompelkoelingsmethode met SF33-koelvloeistof superieure warmteafvoerende eigenschappen heeft bij het overdragen van batterijwarmte. Dit systeem hield de batterijtemperatuur onder alle testomstandigheden tussen de 34 en 35 °C, wat een uitstekende temperatuuruniformiteit aantoont. Koelvloeistoffen zoals SF33 zijn compatibel met de meeste metalen, kunststoffen en elastomeren en beschadigen thermoplastische materialen van de batterijbehuizing niet.
Figuur 3 Experiment voor het meten van warmteoverdracht in een accupakket [1]
Daarnaast vergeleek het experimentele onderzoek verschillende koelstrategieën, zoals natuurlijke convectie, geforceerde convectie en vloeistofkoeling met SF33-koelmiddel. De resultaten toonden aan dat het tweefasige immersiekoelsysteem zeer effectief was in het handhaven van de temperatuur van de batterijcel.
Kortom, het tweefasige dompelkoelsysteem biedt een efficiënte en uniforme oplossing voor batterijkoeling in elektrische voertuigen en andere toepassingen die energieopslag vereisen, wat bijdraagt aan een langere levensduur en betere veiligheid van de batterij.
Geplaatst op: 14 oktober 2024