Description du projet
De nouveaux liquides de refroidissement pour des performances thermiques améliorées dans les systèmes par immersion des véhicules électriques
Les performances des moteurs électriques sur batterie des véhicules électriques (VE) rechargeables dépendent de la densité et de l’efficacité énergétique du système de gestion thermique, c’est-à-dire du système de chauffage et de refroidissement, de leur batterie (ou BTMS, pour «Battery Thermal Management System»). Des liquides de refroidissement novateurs présentent un fort potentiel pour accroître l’effet refroidissant et, ainsi, réduire les pertes de charge de pompe par rapport aux systèmes actuels de refroidissement des batteries lithium-ion. Le projet I-BAT, financé par l’UE, entend synthétiser et caractériser des liquides de refroidissement à base d’huile minérale, dont les propriétés rhéologiques et thermiques sont optimales et adaptées aux BTMS des VE. Ces nouveaux fluides, composés d’une matrice de liquide porteur viscoélastique caractérisé par des nanoparticules en suspension, optimiseront les taux de transfert de chaleur dans les systèmes de refroidissement par immersion. Les travaux du projet pourraient aboutir à des améliorations susceptibles de révolutionner le secteur des VE.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
RIA - Research and Innovation actionCoordinateur
91054 Erlangen
Allemagne