Gestión térmica en vehículos eléctricos: optimización del rendimiento

 

Gestión térmica en vehículos eléctricos: optimización del rendimiento

La  empresa de tecnología canadiense  C-Therm Technologies Ltd.  ha ayudado a 6 de los diez principales desarrolladores de vehículos eléctricos del mundo a optimizar el rendimiento térmico con una novedosa medición de conductividad térmica transitoria y con los principales proveedores del mercado automotriz, incluidos grupos como 3M, Intel, CoolMag, Hunstman Advanced Materials y Haydale Composites.

La conductividad térmica es importante en una amplia gama de componentes de vehículos eléctricos  para optimizar la gestión térmica. En 2021, C-Therm colaboró ​​con ThermoAnalytics, un proveedor líder de software de modelado y simulación, para presentar datos sobre la importancia de la conductividad térmica de aislantes en el control de la temperatura de los motores eléctricos.

El desafío de la gestión térmica en los vehículos eléctricos

El diseño de vehículos eléctricos presenta a los ingenieros desafíos únicos de gestión térmica que se han convertido en un foco importante de investigación y desarrollo de sistemas dentro de la industria automotriz. La optimización de las propiedades térmicas de los componentes y materiales en estos subsistemas es un requisito previo para evitar la fuga térmica y para la vida útil, la autonomía, la eficiencia, la tasa de carga y la seguridad de la batería en los vehículos eléctricos. Los sistemas de calefacción/refrigeración de baterías y refrigeración de motores eléctricos requieren una comprensión precisa de las propiedades termofísicas fundamentales (conductividad térmica) de los materiales relevantes para un modelado térmico preciso durante su fase de diseño.

Las baterías, los gabinetes de baterías y los sistemas de enfriamiento contienen materiales y compuestos especializados que requieren una determinación experimental de su conductividad térmica para el desarrollo de modelos FEA (finite element analysis)  precisos y sistemas efectivos de administración térmica de baterías (BTMS,battery thermal management systems). Se ha descubierto que los equipos y métodos experimentales tradicionales que se utilizan para la conductividad térmica son inadecuados para las mediciones de conductividad térmica de muchos de estos materiales. Los materiales compuestos a menudo son anisotrópicos y muestran diferencias de orden de magnitud entre la conductividad térmica medida en la orientación axial frente a la radial.

    Algunos compuestos son materiales  que contienen partículas discretas de nitruro de boro u otros materiales termoconductores. A menudo, estos compuestos no son homogéneos y los métodos de medición de la conductividad térmica que asumen la homogeneidad no producen mediciones precisas. La prueba de líquidos requiere una cuidadosa consideración del impacto de la convección como fuente de error.

Por lo tanto, la determinación de la conductividad térmica de los materiales utilizados en los EV BTMS requiere un instrumento versátil que pueda medir la conductividad térmica de sólidos (isotrópicos, anisotrópicos, ortotrópicos y compuestos), líquidos y polímeros.

Hardeep Singh, ingeniero térmico sénior de Intel, comenta: “El sistema Trident de C-Therm nos permite no solo probar una gama relativamente más amplia de materiales con varias técnicas de sensor, sino que con el utilitario  Slab podemos probar fácilmente la conductividad térmica de nuestras finas aleaciones de aluminio”.

 

¿Cuál es la mejor manera de probar la conductividad térmica?

En la medición de conductividad térmica no existe un método universal para cubrir todos los materiales y aplicaciones. El CEO de C-Therm, Adam Harris, comenta: "Con la conductividad térmica, es mejor adoptar un enfoque de caja de herramientas, tener una combinación de métodos disponibles para elegir la mejor herramienta para el trabajo". El instrumento de conductividad térmica Trident de C-Therm, lanzado en 2019, proporciona los tres métodos de conductividad térmica transitoria más destacados en una sola plataforma. Trident proporciona a los investigadores la flexibilidad de muestreo necesaria para las mediciones de conductividad térmica de los diferentes materiales y fases empleados en los vehículos eléctricos, ofreciendo métodos analíticos que cumplen con las normas ASTM e ISO. Trident se puede configurar con los métodos de prueba de fuente de plano transitorio modificada (MTPS), fuente de plano transitorio FLEX (TPS) o fuente de línea transitoria (TLS) para determinar las conductividades térmicas para una amplia gama de sólidos, líquidos, compuestos, polvos y pastas que se utilizan o se consideran para su uso en baterías EV y BTMS.

 

Fuente: https://chargedevs.com/