Batterie-Wärmemanagement
In den neuen Anwendungen der Fahrzeugelektrifizierung ist es wichtig, elektrische Komponenten zu kühlen und zu erwärmen, um sie auf optimaler Betriebstemperatur zu halten, da dies die Lebensdauer und Effizienz der elektrischen Komponenten sichert. Daher ist ein geeignetes Thermomanagementsystem unerlässlich. Das heißt, es ist notwendig, speziell für die eingesetzten elektrifizierten Komponenten ein geeignetes Thermomanagementsystem auszulegen.
Eine zu hohe Betriebstemperatur des Akkus kann zu einem Kapazitätsverlust des Akkus und im Extremfall zum Thermal Runaway führen. Wird die Batterie bei zu niedriger Temperatur betrieben, kann dies zu einer Verringerung des Wirkungsgrads, einer Erhöhung des Widerstands, einer Verringerung der Batteriekapazität und der Bildung von Lithium-Dendriten (Lithium-Plating) führen. Die Lithiumbeschichtung kann zu beschleunigter Zellalterung und -ausfall führen.
Ziel des Thermomanagements ist es, das System auf optimale Betriebs- und Sicherheitstemperatur zu bringen. Erschwerend kommt hinzu, dass die optimale Temperatur des Batteriesystems je nach Betriebsmodus variieren kann. Die optimale Temperatur zum Schnellladen kann sich von der optimalen Temperatur zum Fahren oder Parken (Halten) unterscheiden.
Die heute verwendeten Haupttypen von Wärmemanagementsystemen für Batterien sind luftgekühlt, indirekt flüssigkeitsgekühlt, direkt flüssigkeitsgekühlt (auch bekannt als Immersionskühlung) und Phasenwechselmaterialien.
Flüssigkeitskühlung kann in zwei Arten unterteilt werden: indirekt und direkt. Kühlflüssigkeiten haben im Vergleich zu Luft eine größere Wärmekapazität und eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Die indirekte Flüssigkeitskühlung ist derzeit aufgrund der ausgewogenen Temperaturführung eine der gängigsten Lösungen im Batterie-Thermomanagement. Das am häufigsten verwendete Kühlmittel ist eine Mischung aus Wasser und Ethylenglykol. Das Prinzip der indirekten Kühlung besteht darin, das Kühlmittel durch Kanäle an der Unterseite oder Seite der Zelle/des Zellmoduls fließen zu lassen, um Wärme vom System abzuleiten.
