Modalità di gestione termica per
Veicoli elettrici puri: raffreddamento ad immersione della batteria
I sistemi raffreddati ad aria sono i più utilizzati perché sono semplici nel design, economici e non presentano problemi di perdite. Il raffreddamento ad aria si divide in tipo attivo a convezione forzata e tipo passivo a convezione naturale. La piccola capacità termica (Cp=1.006 kJ/kgK a temperatura standard) e la bassa conducibilità termica dell'aria rispetto a mezzi come i liquidi rendono improbabile che il raffreddamento ad aria sia la tecnologia scelta per la prossima generazione di dispositivi elettrici veicoli con pacchi batteria più grandi e velocità di ricarica più elevate.
Il raffreddamento a liquido può essere classificato in approcci indiretti e diretti. Rispetto all'aria, il refrigerante ha una maggiore capacità termica e una maggiore conduttività termica. Il raffreddamento a liquido indiretto è attualmente una delle soluzioni più comuni per la gestione termica della batteria grazie al controllo bilanciato della temperatura. Il refrigerante più comunemente usato è una miscela di acqua e glicole etilenico. Il principio del raffreddamento indiretto consiste nel consentire al refrigerante di fluire attraverso i canali sul fondo o sul lato della cella/modulo cella per trasferire il calore fuori dal sistema.
L'effetto di raffreddamento può essere migliorato utilizzando specifici materiali di interfaccia termica (TIM). Lo svantaggio del raffreddamento a liquido indiretto rispetto al raffreddamento ad aria è la complessità del sistema. Più componenti e canali/linee possono portare a più guasti, peso extra e problemi di perdite.
Un'altra tecnologia di raffreddamento emergente è il raffreddamento a liquido diretto, chiamato anche raffreddamento per immersione, che immerge completamente la cella in un liquido dielettrico. Questo è un liquido non conduttivo con un'elevata resistenza ai guasti elettrici. L'introduzione di questa tecnologia significa che la complessità del processo della batteria e del design dei componenti può essere notevolmente ridotta, oltre a contribuire a ridurre il peso e le dimensioni del sistema e migliorare significativamente la stabilità e l'equilibrio del controllo della temperatura della batteria. Il raffreddamento per immersione consente di riscaldare o raffreddare la batteria in base alle esigenze senza l'uso di scambiatori di calore, il che comporta significativi guadagni in termini di efficienza. Il raffreddamento per immersione delle batterie dei veicoli elettrici è ancora agli inizi, ma sono già emersi alcuni casi d'uso, come il sistema di celle full immersion brevettato da Faraday Future, la tecnologia di raffreddamento per immersione dell'auto del Rally Dakar Audi RS Q e-tron o il sistema IMMERSIO™ da ex dipendenti di Panasonic e Tesla.
