Innovatieve kunststoffen voor thermisch beheer van hybride en BEV-toepassingen
Nu het aandeel elektrische voertuigen (EV) in de automarkt blijft groeien, is er noodzaak om thermische beheersystemen voor hybride en EV opnieuw te evalueren. Tijdens de ITB Thermal Management Systems & Materials Conference 2024 in Novi, Michigan, presenteerde Russell Bloomfield, Application Development Manager, een sessie over de prestaties van beproefde PPA- en PPS-materialen ontwikkeld voor deze systemen, samen met bevindingen uit chemische blootstellingstesten uitgevoerd met dielektrische vloeistoffen met betrekking tot immersieve koeling.
Tijdens de ITB Thermal Management Systems & Materials Conference 2024, in Novi, Michigan, gaf Russell Bloomfield, Application Development Manager, Envalior Americas, een presentatie over de prestaties van bewezen PPA- en PPS-materialen ontwikkeld voor thermisch management van hybrid- en elektrische voertuigen.
Tijdens de sessie introduceerde Bloomfield Envalior’s nieuwe hydrolytisch gestabiliseerde PA6-materiaal, dat superieure kruipvastheid en vermoeiingsweerstand biedt in vergelijking met GFPP-materialen, aan de 160 leveranciers en OEM’s die aanwezig waren. Tevens besprak Bloomfield, met de opkomst van immersieve koeling als methode om warmteoverdracht te maximaliseren, resultaten van langdurige chemische blootstellingstests uitgevoerd met geselecteerde materialen.dielectric vloeistoffen.
Kunststoffen voor uw koelmiddeltoepassingen in BEV’s
De blootstellingsduur is een van de grootste uitdagingen op het gebied van thermisch beheer waarmee ingenieurs te maken hebben bij het voorspellen van de lange-termijn prestaties van het systeem. De verouderingstijd van het koelmiddel neemt toe van 1.500 uur tot 6.000-30.000 uur! Ingenieurs moeten de materiaalintegriteit waarborgen, zowel met betrekking tot de resistentie tegen water-glycol koelmiddel voor batterij-elektrische voertuigen als de ionische zuiverheid voor brandstofcelvoertuigen. Beide aspecten worden steeds belangrijker voor robuuste thermisch beheer prestaties. Daarnaast blijkt door de complexiteit van thermoplastische onderdelen de aanwezigheid van laslijnen vaak de 'zwakke schakel' in de keten te zijn wanneer het gaat om de integriteit van onderdelen. Envalior heeft zich specifiek op dit prestatieaspect gericht door het lange-termijn gedrag van onze materialen te karakteriseren.
ThHet nieuwe Envalior PA6 HR-materiaal biedt uitstekende langdurige behoud van materiaaleigenschappen.
“Bij het positioneren van thermoplasten voor thermisch management dienen aspecten zoals tijd, temperatuur en ontwerp in overweging te worden genomen,” legt Bloomfield uit. “Onder een gegeven conditie is de mechanische eigenschap van een PPA-gebaseerde oplossing in eerste instantie vaak aantrekkelijk; echter, afhankelijk van de relevante langdurige koelvloeistoftoepassing, kan blijken dat de relatief stabiele prestaties van PPS op de lange termijn een voordeel bieden ten opzichte van PPA. Deze overweging geldt ook bij een discussie specifiek over PP GF versus PA6 GF. In dit geval, bijvoorbeeld, toont de belastingrespons bij 80 °C een duidelijk voordeel van PA ten opzichte van PP. Dit is niet direct zichtbaar wanneer men enkel naar het datasheet of de prestaties bij kamertemperatuur kijkt.”
Vooruitblik op Immersion Cooling
Immersion cooling houdt in dat systemen zoals EV-batterijcellen of E-motoren direct ondergedompeld worden in een diëlektrische vloeistof. Het voordeel van deze methode van thermisch management wordt bepaald door een hogere en meer uniforme warmteoverdrachtscoëfficiënt ten opzichte van wat haalbaar is met traditionele indirecte koelsystemen.
Hoewel er momenteel geen algemeen erkende ‘industrie standaard’ is, kan Envalior testen uitvoeren afgestemd op de specifieke eisen van de toepassing van de klant.
Wij hebben ervaring met blootstellingstesten van commercieel verkrijgbare dielektrische vloeistoffen in contact met relevante Envalior-materialen:
- Korte termijn blootstelling: modulus bij temperatuur, kromtrekken, relaxatie van restspanning
- Lange termijn blootstelling: kruipbestendigheid, modulus onder conditie, zwelling, kromtrekken (10.000 uur)
Daarnaast monitoren wij ook de integriteit van vloeistoffen in combinatie met blootstelling aan kunststof.
Kunststoffen voor uw ICE-koelmiddeltoepassingen
Bloomfield ging tijdens zijn presentatie tevens in op Envalior’s traditionele portfolio van materialen voor koelmiddeltoepassingen in verbrandingsmotoren. “De basis voor het positioneren van thermoplasten in contact met koelvloeistoffen is inzicht in hoe het materiaal kan veranderen, zowel wat betreft omkeerbare effecten van vloeistofopname, als langdurige chemische veranderingen,” aldus Bloomfield.
“Envalior biedt een nieuw gelanceerde reeks online modelleringstools waarmee gebruikers de mechanische eigenschappen van onze materialen kunnen schatten als functie van niet alleen temperatuur, maar ook vochtconditie,” aldus Bloomfield. “Deze inzichten maken het mogelijk om de invloed van vocht en conditionering op de prestaties van op polyamide gebaseerde materialen nauwkeuriger te modelleren.”
Het is belangrijk te begrijpen hoe verschillende materiaaltypen worden beïnvloed door traditioneleDe blootstelling aan koelsystemen bepaalt zowel de materiaalkeuze als de bijbehorende ontwerpcriteria.