Kompozytowe tace na baterie z tworzywa termoplastycznego stają się kluczową technologią w sektorze nowych pojazdów energetycznych. Takie tace łączą w sobie wiele zalet materiałów termoplastycznych, w tym lekkość, doskonałą wytrzymałość, odporność na korozję, elastyczność konstrukcji i doskonałe właściwości mechaniczne. Właściwości te są kluczowe dla zapewnienia trwałości i niezawodności tac na baterie. Ponadto układ chłodzenia w termoplastycznym zestawie baterii odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu wydajności baterii, wydłużeniu jej żywotności i zapewnieniu bezpiecznej pracy. Skuteczny system zarządzania termicznego zapewnia utrzymanie baterii w pożądanym zakresie temperatur we wszystkich warunkach pracy, zwiększając w ten sposób wydajność i bezpieczeństwo baterii.
Jako technologię umożliwiającą szybkie ładowanie, Kautex demonstruje wdrożenie dwufazowego chłodzenia zanurzeniowego, w którym ogniwo trakcyjne jest używane jako parownik w procesie chłodzenia. Dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe osiąga niezwykle wysoki współczynnik przenoszenia ciepła wynoszący 3400 W/m^2*K, maksymalizując jednocześnie jednorodność temperatury w pakiecie akumulatorów przy optymalnej temperaturze roboczej akumulatora. W rezultacie system zarządzania temperaturą akumulatora może bezpiecznie i trwale zarządzać obciążeniami cieplnymi przy szybkości ładowania powyżej 6°C. Wydajność chłodzenia dwufazowego chłodzenia zanurzeniowego może również skutecznie hamować rozprzestrzenianie się ciepła w obudowie akumulatora z kompozytu termoplastycznego, podczas gdy wprowadzone dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe rozprasza ciepło do otoczenia do 30°C. Cykl termiczny jest odwracalny, co umożliwia wydajne ogrzewanie akumulatora w zimnych warunkach otoczenia. Wdrożenie przepływu wrzenia ciepła zapewnia stały wysoki transfer ciepła bez zapadania się pęcherzyków pary i późniejszego uszkodzenia kawitacyjnego.
W koncepcji bezpośredniego dwufazowego chłodzenia zanurzeniowego firmy Kautex ciecz ma bezpośredni kontakt z ogniwami baterii wewnątrz obudowy baterii, co jest równoważne parownikowi w cyklu chłodniczym. Zanurzenie ogniwa maksymalizuje wykorzystanie powierzchni ogniwa do transferu ciepła, podczas gdy stałe parowanie cieczy, tj. zmiana fazy, zapewnia maksymalną jednorodność temperatury. Schemat pokazano na rysunku 2.
Rys. 2 Zasada działania chłodzenia zanurzeniowego dwufazowego
Pomysł zintegrowania wszystkich niezbędnych komponentów do dystrybucji płynu bezpośrednio w termoplastycznej, nieprzewodzącej obudowie baterii obiecuje być zrównoważonym podejściem. Gdy obudowa baterii i tacka baterii są wykonane z tego samego materiału, można je zespawać, aby uzyskać stabilność strukturalną, eliminując jednocześnie potrzebę materiałów do enkapsulacji i upraszczając proces recyklingu.
Badania wykazały, że dwufazowa metoda chłodzenia zanurzeniowego z wykorzystaniem chłodziwa SF33 wykazuje lepsze zdolności rozpraszania ciepła w przenoszeniu ciepła z akumulatora. Ten system utrzymywał temperaturę akumulatora w zakresie 34–35°C we wszystkich warunkach testowych, wykazując doskonałą jednorodność temperatury. Chłodziwa takie jak SF33 są kompatybilne z większością metali, tworzyw sztucznych i elastomerów i nie uszkadzają materiałów obudowy akumulatora z termoplastycznego tworzywa sztucznego.
Rys. 3 Eksperyment pomiaru wymiany ciepła w akumulatorze [1]
Ponadto w badaniu eksperymentalnym porównano różne strategie chłodzenia, takie jak konwekcja naturalna, konwekcja wymuszona i chłodzenie cieczą z użyciem chłodziwa SF33. Wyniki wykazały, że dwufazowy układ chłodzenia zanurzeniowego był bardzo skuteczny w utrzymywaniu temperatury ogniw akumulatora.
Ogólnie rzecz biorąc, dwufazowy układ chłodzenia zanurzeniowego zapewnia wydajne i równomierne rozwiązanie chłodzenia akumulatorów w pojazdach elektrycznych i innych zastosowaniach wymagających magazynowania energii, co pomaga wydłużyć trwałość i zwiększyć bezpieczeństwo akumulatorów.
Czas publikacji: 14-paź-2024