Descripción del proyecto
Nuevos refrigerantes para un mayor rendimiento térmico de los sistemas de refrigeración por inmersión en vehículos eléctricos
En el rendimiento de la tracción eléctrica de las baterías de vehículos eléctricos enchufables influyen tanto la densidad de potencia como la eficiencia del sistema de gestión térmica de la batería (BTMS, por sus siglas en inglés) del vehículo eléctrico, el sistema de refrigeración y calefacción de las baterías. Unos refrigerantes innovadores podrían aumentar el efecto refrigerante y reducir las pérdidas de la bomba en comparación con los sistemas de refrigeración actuales de las baterías de iones de litio. El proyecto financiado con fondos europeos I-BAT se propone sintetizar y caracterizar refrigerantes basados en aceites minerales con unas propiedades reológicas y térmicas óptimas, adecuadas para los BTMS de vehículos eléctricos. Los nuevos fluidos, compuestos por una matriz portadora de líquido viscoelástico con nanopartículas suspendidas, mejorarán las tasas de transferencia de calor en los sistemas de refrigeración por inmersión. El trabajo del proyecto podría conducir a mejoras que revolucionen el sector de los vehículos eléctricos.
Objetivo
The penetration of plug-in EVs on the world market faces considerable technological challenges. The performance of battery electric drives is influenced among other things by the power density and efficiency of the EV Battery Thermal System (BTMS), the heating and cooling system for batteries and power electronics. Lithium-ion batteries require a temperature of 15-60 °C for optimal operation, with high demands on temperature uniformity between the cells. The power density of the battery cooling systems has to be doubled compared to the state of the art to enable powerful and compact drives. The tight integration in vehicles means that only minimal cross-sections are available for the liquid coolants used. This challenge is met by innovative coolants, which have shown considerable potential for increasing the cooling effect and reducing pump losses in basic investigations. The subject of work is the synthesis and characterization of mineral oil-based coolants with optimal rheological and thermal properties suitable for EV BTMS. The novel fluids to improve heat transfer consist of a viscoelastic liquid carrier matrix with suspended nanoparticles. The dielectric nature of mineral oils allows the realization of immersion cooling systems with improved heat transfer rates compared to current devices with indirect cooling. In addition, viscoelastic additives can give the flow a controllable non-Newtonian character, resulting in reduced friction losses leading to 10-20% less pressure loss. At the same time, the selective amplification of specific types of coherent secondary flows favors a further increase in heat transfer. Overall, the proposed research aims at doubling thermal performance. The newly developed nanocoolants will be tested in a BTMS prototype to prove that these improments have the potential to revolutionize the relevant transport sector.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Convocatoria de propuestas
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Régimen de financiación
RIA - Research and Innovation actionCoordinador
91054 Erlangen
Alemania