Bandejas de baterias de compósito termoplástico estão se tornando uma tecnologia essencial no setor de veículos de nova energia. Essas bandejas incorporam muitas das vantagens dos materiais termoplásticos, incluindo leveza, resistência superior, resistência à corrosão, flexibilidade de design e excelentes propriedades mecânicas. Essas propriedades são essenciais para garantir a durabilidade e a confiabilidade das bandejas de baterias. Além disso, o sistema de resfriamento em uma bateria termoplástica desempenha um papel vital na manutenção do desempenho da bateria, prolongando sua vida útil e garantindo uma operação segura. Um sistema de gerenciamento térmico eficaz garante que a bateria seja mantida dentro da faixa de temperatura desejada em todas as condições de operação, aumentando assim a eficiência e a segurança da bateria.
Como tecnologia facilitadora para carregamento rápido, a Kautex demonstra a implementação do resfriamento por imersão bifásico, em que a célula de tração é usada como evaporador no processo de resfriamento. O resfriamento por imersão bifásico atinge uma taxa de transferência de calor extremamente alta de 3400 W/m²*K, maximizando a uniformidade da temperatura dentro do conjunto de baterias na temperatura ideal de operação da bateria. Como resultado, o sistema de gerenciamento térmico da bateria pode gerenciar com segurança e de forma permanente as cargas térmicas em taxas de carregamento acima de 6°C. O desempenho do resfriamento por imersão bifásico também pode inibir com sucesso a propagação de calor dentro do invólucro da bateria de compósito termoplástico, enquanto o resfriamento por imersão bifásico introduzido dissipa o calor para o ambiente em até 30°C. O ciclo térmico é reversível, permitindo o aquecimento eficiente da bateria em condições ambientais frias. A implementação da transferência de calor por ebulição em fluxo garante alta transferência de calor constante sem colapso das bolhas de vapor e subsequente dano por cavitação.
No conceito de resfriamento por imersão bifásica direta da Kautex, o fluido está em contato direto com as células da bateria dentro do compartimento da bateria, o que equivale a um evaporador em um ciclo de refrigeração. A imersão da célula maximiza o uso da área da superfície da célula para transferência de calor, enquanto a evaporação constante do fluido, ou seja, a mudança de fase, garante a máxima uniformidade de temperatura. O esquema é mostrado na Figura 2.
Fig. 2 Princípio de funcionamento do resfriamento por imersão bifásico
A ideia de integrar todos os componentes necessários para a distribuição de fluidos diretamente em uma carcaça de bateria termoplástica e não condutora promete ser uma abordagem sustentável. Como a carcaça e a bandeja da bateria são feitas do mesmo material, elas podem ser soldadas para garantir estabilidade estrutural, eliminando a necessidade de materiais de encapsulamento e simplificando o processo de reciclagem.
Estudos demonstraram que um método de resfriamento por imersão bifásico utilizando refrigerante SF33 demonstra capacidades superiores de dissipação de calor na transferência de calor da bateria. Este sistema manteve as temperaturas da bateria na faixa de 34-35 °C em todas as condições de teste, demonstrando excelente uniformidade de temperatura. Refrigerantes como o SF33 são compatíveis com a maioria dos metais, plásticos e elastômeros e não danificam os materiais termoplásticos da carcaça da bateria.
Fig. 3 Experimento de medição de transferência de calor de bateria [1]
Além disso, o estudo experimental comparou diferentes estratégias de resfriamento, como convecção natural, convecção forçada e resfriamento líquido com refrigerante SF33, e os resultados mostraram que o sistema de resfriamento por imersão bifásico foi muito eficaz na manutenção da temperatura da célula da bateria.
No geral, o sistema de resfriamento por imersão bifásico fornece uma solução de resfriamento de bateria eficiente e uniforme para veículos elétricos e outras aplicações que exigem armazenamento de energia, o que ajuda a melhorar a durabilidade e a segurança da bateria.
Horário da postagem: 14 de outubro de 2024