Test di laboratorio e manuale d'uso del dispositivo per il two-phase cooling di componenti di auto elettriche

L’obiettivo del presente report è quello di analizzare sperimentalmente le prestazioni di alcune configurazioni di un sistema di raffreddamento bifase per l’elettronica di potenza di veicoli ibridi ed elettrici. La progettazione dell’impianto sperimentale utilizzato per l’esecuzione dei test è stata descritta nel rapporto “Progettazione dell’impianto sperimentale di tipo two-phase pumped loop” relativo alle attività svolte nel primo anno del Piano Triennale 2019-21 (Report RdS/PTR2019/029) [1]. L’impianto sperimentale di cui sopra ha come finalità lo studio in laboratorio della nuova tecnologia di controllo termico proposta e consente di effettuare test in condizioni variabili e controllabili di portata, temperatura e pressione del fluido di lavoro. I carichi termici tipici delle schede IGBT, presenti negli inverter dei veicoli elettrici, sono stati simulati da riscaldatori elettrici fino a potenze termiche di ca. 2000 W. Sono state testate diverse geometrie dell’evaporatore che, insieme al condensatore, rappresenta l’elemento cruciale per garantire la corretta gestione termica del componente elettronico da raffreddare. Sia l’evaporatore che il condensatore utilizzano la tecnologia dei microcanali che consente, in abbinamento al cambiamento di fase del fluido refrigerante, di raggiungere coefficienti di scambio termico estremamente elevati. L’evaporatore consente di raffreddare il componente elettronico, inverter o le batterie, mentre al condensatore avviene la cessione del calore all’aria esterna. In aggiunta, come fluidi termovettore sono stati testati alcuni refrigeranti con diverse caratteristiche termiche al fine di effettuarne un confronto prestazionale. Il rapporto presenta infine una disamina dei risultati ottenuti: l’analisi si concentra sui valori di temperatura raggiunti dalle diverse configurazioni evaporatore-refrigerante quando viene fornito un valore prestabilito di potenza termica. Sono quindi riportati i confronti tra le varie configurazioni per evidenziarne le potenzialità e i rispettivi range di applicabilità; da questi confronti è stato possibile constatare il miglioramento nelle prestazioni portato da un sistema di raffreddamento bifase rispetto a uno monofase convenzionale.