Materiales innovadores para aplicaciones de gestión térmica en híbridos y vehículos eléctricos de batería (BEV)
A medida que la cuota de mercado de los vehículos eléctricos (EV) continúa aumentando, surge la necesidad de replantear los sistemas de gestión térmica en vehículos híbridos y eléctricos. En la ITB Thermal Management Systems & Materials Conference 2024, en Novi, Michigan, Russell Bloomfield, Application Development Manager, presentó una sesión sobre el rendimiento de materiales PPA y PPS probados y desarrollados para estos sistemas, junto con resultados de pruebas de exposición química realizadas con fluidos dieléctricos relacionados con la refrigeración inmersiva.
En la Conferencia ITB Thermal Management Systems & Materials 2024, celebrada en Novi, Michigan, Russell Bloomfield, Application Development Manager, para Envalior Americas, presentó una ponencia sobre el rendimiento de materiales PPA y PPS validados, desarrollados específicamente para sistemas de gestión térmica en vehículos híbridos y eléctricos.
Durante la sesión, Bloomfield introdujo el nuevo material PA6 hidrolíticamente estabilizado de Envalior, que ofrece un rendimiento superior en fluencia y fatiga en comparación con materiales GFPP, a los 160 proveedores y fabricantes de equipo original (OEM) presentes. Además, ante el auge del enfriamiento inmersivo como método para maximizar la transferencia térmica, Bloomfield compartió los resultados de ensayos de exposición química a largo plazo realizados con determinadas fluidos dieléctricos.
Materiales de ingeniería para aplicaciones de refrigerante en vehículos eléctricos a batería (BEV)
La duración de la exposición es uno de los mayores retos en la gestión térmica de vehículos eléctricos, a los que se enfrentan los ingenieros al predecir el rendimiento a largo plazo del sistema. ¡El tiempo de envejecimiento del refrigerante se incrementa de 1.500 horas a 6.000-30.000 horas! Los ingenieros deben garantizar la integridad del material tanto en cuanto a la resistencia al refrigerante agua-glicol para vehículos eléctricos de batería como a la pureza iónica para vehículos de celda de combustible. Ambos aspectos son cada vez más relevantes para asegurar un desempeño robusto en la gestión térmica. Además, debido a la complejidad de las piezas de termoplástico, la presencia de líneas de soldadura suele ser el “eslabón débil de la cadena” en lo referente a la integridad de las piezas. Envalior ha puesto el foco en este aspecto de rendimiento evaluando el comportamiento a largo plazo de nuestros materiales.
ThEl nuevo material Envalior PA6 HR ofrece una excelente retención de propiedades a largo plazo.
“La selección de termoplásticos para la gestión térmica debe considerar aspectos como el tiempo, la temperatura y el diseño”, explicó Bloomfield. “Para una condición dada, la capacidad de propiedades mecánicas de una solución basada en PPA suele ser atractiva inicialmente; sin embargo, dependiendo de la exposición prolongada a refrigerante relevante, puede observarse que el rendimiento comparativamente más estable del PPS aporta una ventaja de desempeño a largo plazo sobre el PPA. La misma consideración aplica en una comparación entre PP GF y PA6 GF. En este caso, por ejemplo, la respuesta a carga a 80°C revela un beneficio claramente definido de PA sobre PP. Esto no es evidente al considerar únicamente una hoja de datos o las propiedades a temperatura ambiente.”
Perspectivas de la refrigeración por inmersión
La refrigeración por inmersión implica que sistemas como las celdas de baterías para vehículos eléctricos o los motores eléctricos estén directamente sumergidos en un fluido dieléctrico. El beneficio de este método de gestión térmica se deriva de un coeficiente de transferencia de calor más alto y uniforme en comparación con lo que se puede lograr con los sistemas de refrigeración indirecta tradicionales.
Aunque actualmente no existen "estándares industriales" comúnmente reconocidos, Envalior puede realizar pruebas según las necesidades de la aplicación del cliente.
Contamos con experiencia en ensayos de exposición de fluidos dieléctricos comercialmente disponibles en contacto con materiales relevantes de Envalior:
- Exposición a corto plazo: módulo a temperatura, deformación, relajación de tensiones residuales
- Exposición a largo plazo: resistencia a la fluencia, módulo en condición, hinchamiento, deformación (10.000 h)
También monitorizamos la integridad del fluido conjuntamente con la exposición del plástico.
Kunststoffen para aplicaciones de refrigerante de su motor de combustión interna
Bloomfield también abordó el portafolio tradicional de materiales de Envalior para aplicaciones de refrigerante en motores de combustión interna durante su presentación. "La base para posicionar termoplásticos en contacto con refrigerante es comprender cómo puede cambiar el material tanto en términos de efectos reversibles por absorción de fluido como de alteración química a largo plazo", señaló Bloomfield.
"Envalior ofrece una nueva suite de herramientas de modelado en línea que permite al usuario estimar las propiedades mecánicas de nuestros materiales en función no solo de la temperatura, sino también de la condición de humedad", afirmó Bloomfield. "Estos conocimientos asociados pueden permitir modelar con mayor precisión los efectos de la humedad y el acondicionamiento en el desempeño de materiales a base de poliamida."
Comprender cómo se ven afectados los distintos tipos de materiales por las tradicionesLa exposición al refrigerante informa tanto la selección de materiales como las consideraciones de diseño asociadas.