Safouene Ouenzerfi (departamento de ingeniería mecánica)

Los sistemas de gestión térmica de baterías son esenciales para los vehículos eléctricos de alto rendimiento, en los que la capacidad de eliminar el calor y homogeneizar las temperaturas en celdas y paquetes individuales son consideraciones clave. En la actualidad existen varios BTMS (sistemas de gestión térmica de baterías), que van desde la refrigeración activa por aire hasta métodos indirectos basados en la circulación externa de líquidos. Los sistemas basados en líquidos suelen ser capaces de eliminar mayores cantidades de calor que los sistemas refrigerados por aire, debido a su elevado coeficiente de transferencia convectiva y a su capacidad calorífica específica.

Los sistemas basados en líquidos suelen ser capaces de eliminar mayores cantidades de calor que los sistemas refrigerados por aire.

Sin embargo, este rendimiento adicional suele producirse a expensas de la complejidad y el peso del sistema. Una alternativa emergente a estos BTMS es el uso de la refrigeración por inmersión, en la que las células están directamente en contacto con un fluido de trabajo eléctricamente aislante. La ventaja de este método es que se pueden conseguir altas tasas de transferencia de calor mediante el contacto directo de las células con el fluido de inmersión. La otra ventaja es que este fluido también puede actuar como retardante de la propagación de la llama si su punto de inflamación es lo suficientemente alto.

Las células se enfrían por inmersión.

Las propiedades del fluido (incluidas la viscosidad, la conductividad térmica, la densidad, la capacidad calorífica, la inflamabilidad y la compatibilidad de materiales) son cruciales a la hora de evaluar la solución de inmersión. Del mismo modo, el flujo de fluido, el caudal y el régimen de flujo son parámetros clave para optimizar la refrigeración. Esta es la razón por la que MOTUL, especializada en el diseño, desarrollo y distribución de lubricantes para motores, se ha asociado con el laboratorio LAMIH para estudiar y optimizar las soluciones de refrigeración por inmersión para módulos de baterías.

Soluciones de refrigeración por inmersión.

El objetivo principal de esta tesis es diseñar e implementar un banco de pruebas experimental dedicado al estudio de la refrigeración por inmersión de módulos de baterías. Con este trabajo se pretende desarrollar nuevos fluidos refrigerantes innovadores, optimizados para esta aplicación específica, teniendo en cuenta numerosos parámetros influyentes.

Para ello, se ha realizado una exhaustiva revisión bibliográfica con el fin de identificar las diferentes técnicas de refrigeración adecuadas para baterías y caracterizar los fluidos utilizados en los sistemas de inmersión. Se desarrollaron metodologías experimentales y métodos de simulación numérica para evaluar el coeficiente global de transferencia de calor, un parámetro clave para medir la eficiencia del sistema.

El objetivo de este trabajo fue evaluar el coeficiente global de transferencia de calor, un parámetro clave para medir la eficiencia del sistema.

Los resultados experimentales revelaron la influencia de varios parámetros importantes, como el caudal de fluido, la potencia disipada por la batería, el tipo de fluido y la configuración geométrica del sistema. En particular, se estudió la adición de deflectores triangulares para comprender cómo pueden intensificar la transferencia de calor y mejorar la eficiencia de la refrigeración.

También se han desarrollado correlaciones empíricas para predecir el coeficiente de transferencia de calor en función de los números de Prandtl y Reynolds, lo que proporciona herramientas para el diseño y la optimización de los sistemas de refrigeración por inmersión.

Sistema de refrigeración por inmersión.

• Matthieu Fénot, Profesor en el ISAE-ENSMA, Poitiers (Ponente)
• Mohammed LACHI, Profesor en la Universidad de Reims Champagne Ardenne (Ponente)
• Valérie SARTRE, Profesora en el INSA de Lyon (Examinadora)
• Souad Harmand, Profesor en la UPHF-INSA Hauts de France, LAMIH (Director de tesis)
• Rodrigo Amorim Dias, ingeniero de I+D en gestión térmica en MOTUL (supervisor de la empresa)
• Julien Plet, Director de I+D en Motul (Director de la empresa)

Imersión, Fluido dieléctrico, Gestión térmica
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