Resumen
Con la rápida electrificación del sector de transporte a nivel global y el crecimiento proyectado de su cuota de mercado en los próximos años, están surgiendo nuevas tecnologías que buscan mejorar la eficiencia, incrementar la seguridad, reducir costos y adaptarse a los desarrollos acelerados del sector. A medida que el mercado de vehículos eléctricos (EV) se expande, los vehículos híbridos eléctricos (HEV) y los vehículos eléctricos de batería (BEV) enfrentan demandas crecientes para optimizar la autonomía de conducción y permitir capacidades de carga rápida. Lograr estos objetivos requiere el desarrollo de soluciones avanzadas de gestión térmica capaces de mantener el rango de temperatura deseado para maximizar la eficiencia y evitar la generación excesiva de calor durante la carga rápida.
En este contexto, los métodos convencionales de gestión térmica, como la refrigeración por aire o la refrigeración líquida indirecta, no cumplen con estos exigentes requisitos. Por ello, investigadores están explorando enfoques alternativos, como la refrigeración por inmersión, donde los paquetes de baterías y los componentes electrónicos se sumergen completamente en un líquido dieléctrico y refrigerante. Aunque esta tecnología ya se ha implementado en otros sectores, su desarrollo en aplicaciones automotrices sigue siendo limitado, lo que representa una oportunidad significativa para la innovación.
Un componente clave de la refrigeración por inmersión son los e-fluids. El desarrollo de e-fluids adecuados para la refrigeración por inmersión en vehículos eléctricos de batería es fundamental para el avance de los futuros sistemas de gestión térmica. Estos fluidos deben poseer excelentes propiedades aislantes, un desempeño térmico robusto y una alta compatibilidad con los materiales, particularmente con el cobre. Esta tesis doctoral se centra en evaluar las características eléctricas, térmicas y de compatibilidad con el cobre, así como otras propiedades fundamentales, de 4 aceites base (aceite mineral API GIII, Polyalfaolefina, Diester y Polyolester) y 8 fluidos potencialmente formulados (C1 a C8). Adicionalmente, se analiza el impacto de la degradación durante el ciclo de vida de estos fluidos para garantizar su eficacia a largo plazo en la gestión de las demandas térmicas de las baterías de los vehículos eléctricos.
La evaluación de los fluidos incluyó la medición de sus propiedades físicas, químicas, térmicas y eléctricas, así como la realización de pruebas de degradación para evaluar su durabilidad a lo largo del ciclo de vida de la batería. También se llevó a cabo una prueba de compatibilidad con el cobre, conocida como ensayo de corrosión por resistencia de hilo de cobre (CWRCT). La prueba de degradación consistió en calentar los fluidos a 150°C durante 120 horas con una tira de cobre como catalizador. La degradación eléctrica se evaluó sometiendo los fluidos a 1.000 descargas de voltaje de ruptura. La prueba CWRCT monitoreó la resistencia de un hilo de cobre en contacto con el fluido o su vapor, indicando corrosión si la resistencia aumentaba.
Los resultados de estas pruebas revelaron que, entre los aceites base, la Polyalfaolefina y el Polyolester mostraron las características más favorables para las formulaciones de e-fluids. Además, entre los fluidos formulados, los candidatos C4 y C7 demostraron el mejor desempeño general, posicionándolos como las opciones más prometedoras para la refrigeración por inmersión en vehículos eléctricos de batería.
