Nowoczesna technologia chłodzenia do przyszłych samolotów elektrycznych
Aby urzeczywistnić plany budowy samolotu elektrycznego, konieczne jest zmniejszenie masy osprzętu, a tym samym ograniczenie zużycia energii. W elektronice mocy we współczesnych samolotach wykorzystuje się układy chłodzenia cieczą lub wymuszonym obiegiem powietrza. Są to techniki sprawdzone i niezawodne. Dają jednak bardzo ograniczone możliwości w zakresie odzyskiwania ciepła wytwarzanego przez konwertery o wysokiej mocy i gęstości. Aby to zmienić, w ramach projektu BECOOL (Bi-phase cooling system suitable for power electronics dedicated to more electrical aircraft), finansowanego ze środków UE, opracowano kompletny układ chłodzenia bazujący na technikach dwufazowych. Ogólnym celem było znaczące zmniejszenie ograniczeń termicznych, masy i wymiarów modułów elektroniki mocy. Prace rozpoczęto od określenia specyfikacji odprowadzania ciepła przyszłego modułu zasilania. Szczegółowa analiza istniejących i zaawansowanych technik chłodzenia dwufazowego potwierdziła, że koncepcja BECOOL jest całkowicie nowatorska i nie ma odpowiedników na rynku. Może też potencjalnie rozwiązać najważniejsze problemy dotyczące dwufazowego układu o obiegu zamkniętym. Partnerzy projektu wykorzystali narzędzia termiczne do dostrojenia parametrów obiegu zamkniętego jako objętościowe natężenie przepływu pompy, temperatury roboczej zbiornika wyrównawczego oraz sprawności kondensatora. Rozwiązanie BECOOL może pobierać 600 W mocy, przy ograniczeniu temperatury roboczej konwertera do około 90 stopni Celsjusza. Zespół BECOOL przeprowadził testy sprzętu na prawdziwych modułach zasilania. Dodatkowe testy wykazały, że parownik szybko reaguje, osiągając temperaturę roboczą modułu zasilania przy ładowaniu. Naukowcy przygotowali też wykaz modyfikacji technicznych umożliwiających udoskonalenie układu chłodzenia oraz potwierdzenie jego ostatecznych rozmiarów i masy. W ramach projektu BECOOL powstał układ chłodzenia o zoptymalizowanych parametrach cieplnych i fizycznych. Zwiększenie wydajności pokładowej elektroniki mocy przyspieszy europejskie prace nad samolotem elektrycznym.
Słowa kluczowe
Elektronika mocy, samolot elektryczny, pobór mocy, BECOOL, dwufazowy układ chłodzenia
