Термопластиковые композитные аккумуляторные поддоны становятся ключевой технологией в секторе новых энергетических транспортных средств. Такие поддоны включают в себя многие преимущества термопластиковых материалов, включая малый вес, превосходную прочность, коррозионную стойкость, гибкость конструкции и превосходные механические свойства. Эти свойства имеют решающее значение для обеспечения долговечности и надежности аккумуляторных поддонов. Кроме того, система охлаждения в термопластиковом аккумуляторном блоке играет жизненно важную роль в поддержании производительности аккумулятора, продлении его срока службы и обеспечении безопасной эксплуатации. Эффективная система терморегулирования гарантирует, что аккумулятор поддерживается в желаемом диапазоне температур при любых условиях эксплуатации, тем самым повышая эффективность и безопасность аккумулятора.
В качестве технологии, обеспечивающей быструю зарядку, Kautex демонстрирует реализацию двухфазного иммерсионного охлаждения, где тяговая ячейка используется в качестве испарителя в процессе охлаждения. Двухфазное иммерсионное охлаждение достигает чрезвычайно высокой скорости теплопередачи 3400 Вт/м^2*К, при этом максимизируя однородность температуры внутри аккумуляторной батареи при оптимальной рабочей температуре батареи. В результате система терморегулирования батареи может безопасно и постоянно управлять тепловыми нагрузками при скоростях зарядки выше 6 °C. Охлаждающая способность двухфазного иммерсионного охлаждения также может успешно подавлять распространение тепла внутри термопластичного композитного корпуса батареи, тогда как внедренное двухфазное иммерсионное охлаждение рассеивает тепло в окружающую среду до 30 °C. Термический цикл обратим, что позволяет эффективно нагревать батарею в условиях холодной окружающей среды. Реализация теплопередачи при кипении потока обеспечивает постоянную высокую теплопередачу без схлопывания пузырьков пара и последующего кавитационного повреждения.
В концепции прямого двухфазного иммерсионного охлаждения Kautex жидкость находится в прямом контакте с ячейками батареи внутри корпуса батареи, что эквивалентно испарителю в цикле хладагента. Иммерсионное охлаждение ячеек максимально использует площадь поверхности ячейки для теплопередачи, в то время как постоянное испарение жидкости, т.е. фазовый переход, обеспечивает максимальную однородность температуры. Схема показана на рисунке 2.
Рис. 2 Принцип работы двухфазного иммерсионного охлаждения
Идея интеграции всех необходимых компонентов для распределения жидкости непосредственно в термопластичную, непроводящую оболочку батареи обещает быть устойчивым подходом. Когда оболочка батареи и поддон батареи изготовлены из одного и того же материала, их можно сварить вместе для обеспечения структурной стабильности, при этом устраняя необходимость в инкапсуляционных материалах и упрощая процесс переработки.
Исследования показали, что двухфазный метод охлаждения погружением с использованием охлаждающей жидкости SF33 демонстрирует превосходные возможности рассеивания тепла при передаче тепла батареи. Эта система поддерживала температуру батареи в диапазоне 34–35 °C при всех условиях испытаний, демонстрируя превосходную однородность температуры. Охлаждающие жидкости, такие как SF33, совместимы с большинством металлов, пластиков и эластомеров и не повреждают термопластичные материалы корпуса батареи.
Рис. 3 Эксперимент по измерению теплопередачи аккумуляторной батареи [1]
Кроме того, в ходе экспериментального исследования сравнивались различные стратегии охлаждения, такие как естественная конвекция, принудительная конвекция и жидкостное охлаждение с использованием хладагента SF33, и результаты показали, что двухфазная система иммерсионного охлаждения оказалась весьма эффективной для поддержания температуры элементов аккумуляторной батареи.
В целом двухфазная система иммерсионного охлаждения обеспечивает эффективное и равномерное охлаждение аккумуляторных батарей для электромобилей и других устройств, требующих накопления энергии, что помогает повысить долговечность и безопасность аккумуляторных батарей.
Время публикации: 14 октября 2024 г.