Materiais inovadores para aplicações de gestão térmica em veículos híbridos e elétricos
À medida que a quota dos veículos elétricos (EV) no mercado automóvel continua a crescer, torna-se necessário reavaliar os sistemas de gestão térmica para híbridos e EV. Durante a ITB Thermal Management Systems & Materials Conference 2024, em Novi, Michigan, Russell Bloomfield, Application Development Manager, apresentou uma sessão sobre o desempenho dos materiais comprovados PPA e PPS desenvolvidos para estes sistemas, juntamente com resultados de testes de exposição química realizados com fluidos dieléctricos relacionados com arrefecimento imersivo.
Na ITB Thermal Management Systems & Materials Conference 2024, em Novi, Michigan, Russell Bloomfield, Application Development Manager, da Envalior Americas, apresentou uma sessão sobre o desempenho de materiais PPA e PPS comprovados, desenvolvidos para sistemas de gestão térmica em veículos híbridos e elétricos.
Durante a sessão, Bloomfield apresentou o novo material PA6 estabilizado hidroliciticamente da Envalior, oferecendo desempenho superior em fluência e fadiga em comparação com materiais GFPP, aos 160 fornecedores e OEMs presentes. Adicionalmente, com a introdução do arrefecimento imersivo como método para maximizar a transferência de calor, Bloomfield partilhou resultados de ensaios de exposição química a longo prazo realizados com selecção de materiais.fluidos dieléctricos.
Materiais de Engenharia para as Suas Aplicações de Refrigerante em Veículos Elétricos a Bateria (BEVs)
A duração da exposição é um dos maiores desafios na gestão térmica de veículos elétricos que os engenheiros enfrentam ao prever o desempenho a longo prazo do sistema. O tempo de envelhecimento do refrigerante aumenta de 1.500 horas para 6.000-30.000 horas! Os engenheiros precisam garantir a integridade dos materiais, tanto no que respeita à resistência ao refrigerante de água-glicol para veículos elétricos a bateria, como em relação à pureza iónica para veículos com célula de combustível. Ambos os aspetos são cada vez mais relevantes para assegurar um desempenho robusto da gestão térmica. Além disso, devido à complexidade das peças em termoplástico, a presença de linhas de soldadura revela-se frequentemente o "elo mais fraco" relativamente à integridade da peça. A Envalior tem-se dedicado a este parâmetro de desempenho ao caracterizar o comportamento a longo prazo dos nossos materiais.
Tho novo material Envalior PA6 HR apresenta excelente retenção de propriedades a longo prazo.
“O posicionamento de termoplásticos para gestão térmica deve considerar aspetos como tempo, temperatura e design”, explicou Bloomfield. “Para uma condição específica, muitas vezes a capacidade de propriedade mecânica de uma solução baseada em PPA é inicialmente atrativa; no entanto, dependendo da relevância da exposição a refrigerante a longo prazo, pode-se verificar que o desempenho comparativamente estável do PPS pode apresentar um benefício de desempenho a longo prazo em relação ao PPA. Esta mesma consideração pode aplicar-se a uma discussão específica entre PP GF e PA6 GF. Neste caso, por exemplo, a resposta ao carregamento a 80°C revela um benefício distinto do PA em relação ao PP. Isto não é evidente quando se considera apenas uma ficha técnica ou desempenho à temperatura ambiente.”
Perspetivas Futuras para o Arrefecimento por Imersão
O arrefecimento por imersão consiste em submergir sistemas como células de baterias EV ou motores elétricos diretamente num fluido dielétrico. O benefício desta abordagem de gestão térmica resulta de um coeficiente de transferência de calor mais elevado e uniforme em comparação com o que é alcançável com sistemas tradicionais de refrigerante indireto.
Embora atualmente não exista um "standard" comum de referência na indústria, a Envalior pode realizar ensaios de acordo com os requisitos da aplicação do cliente.
Dispomos de experiência em ensaios de exposição de fluidos dielétricos comercialmente disponíveis em contacto com materiais Envalior relevantes:
- Exposição de curta duração: módulo à temperatura, empeno, relaxamento de tensões residuais
- Exposição de longa duração: resistência ao creep, módulo em condição, inchamento, empeno (10 000 h)
Monitorizamos também a integridade dos fluidos em conjugação com a exposição a plásticos.
Kunststoffen para as suas aplicações de refrigerante ICE
Bloomfield abordou também o portefólio tradicional de materiais Envalior para aplicações de refrigerante em motores de combustão interna durante a sua apresentação. "A base para posicionar termoplásticos em contacto com refrigerante é compreender como o material pode alterar-se, tanto em termos de efeitos reversíveis de absorção de fluido como de alterações químicas de longo prazo", referiu Bloomfield.
"A Envalior disponibiliza um conjunto recentemente lançado de ferramentas de modelação online, que permitem ao utilizador estimar as propriedades mecânicas dos nossos materiais em função não só da temperatura, mas também do estado de humidade", afirmou Bloomfield. "Estes insights associados permitem modelar de forma mais precisa os efeitos da humidade e do condicionamento no desempenho dos materiais à base de poliamida."
Compreender como diferentes tipos de materiais são afetados pelos processos tradicionaisA exposição ao refrigerante informa tanto a escolha do material como as considerações de projeto associadas.