Wozu dienen die technischen Ansätze (Kühl-/Heizlösungen)?BTMS?
1. Luftkühlung (erzwungene -Luftkühlung)
Prinzip: Ventilatoren treiben Kabinenluft oder Umgebungsluft zum Wärmeaustausch über die Zelloberflächen.
Vorteile: Einfache Struktur, niedrige Kosten, keine Gefahr von Flüssigkeitslecks, einfache Wartung.
Nachteile: Niedriger Wärmeübergangskoeffizient, schlechte Temperaturgleichmäßigkeit; schwache Leistung beim Schnellladen mit hoher -Leistung oder anhaltend hohen Lasten; hoher Geräuschpegel.
Anwendungen: Frühe Low-End-Hybride und einige Kleinstwagen der Klasse A00-; In modernen, rein elektrischen Personenkraftwagen ist es weitgehend aus dem Verkehr gezogen, wird aber immer noch in Energiespeichersystemen verwendet.
2. Flüssigkeitskühlung (Mainstream für aktuelle Personenkraftwagen)
Verwendet eine wässrige Ethylenglykollösung (Frostschutzmittel: Wasser + Ethylenglykol) als Wärmeübertragungsmedium und tauscht Wärme mit den Zellen über Rohrleitungen und flüssigkeitsgekühlte Platten (Kälteplatten) aus.
Zwei Strukturtypen:
1) Untere Kühlplatte: Eine großflächige, flüssigkeitsgekühlte Platte bedeckt den Boden des Batteriepakets. Die Zellen werden über wärmeleitende Pads (üblicherweise bei LFP-Blade-Batterien verwendet) an der Platte befestigt.
2) Serpentinen-/Zwischenschicht-Kühlplatte: Kühlplatten werden zwischen Zellen eingebettet (verwendet mit prismatischen ternären Zellen oder zylindrischen CTC/CTP-Konfigurationen).
Vorteile:Hohe Wärmeübertragungseffizienz, gute Temperaturgleichmäßigkeit, unterstützt schnelles Laden mit hoher Leistung; Einfache Integration in das Wärmepumpensystem des Fahrzeugs.
Nachteile:Inklusive Rohrleitungsanschlüsse (Leckagegefahr); höhere Komponentenanzahl und höhere Kosten.
3. Direkte Kühlung/Heizung (Direkte Kältemittelkühlung; Kältemittel fließt direkt in die Batteriekühlplatte und umgeht den Frostschutzkreislauf)
Kältemittel der Klimaanlage (z. B. R744, R134a) strömt innerhalb der Kühlplatte, wodurch der zwischengeschaltete Frostschutzkreislauf entfällt.
Vorteile:Schnellere Wärmeübertragung, geringere Wärmeaustauschverluste, hohe Energieeffizienz; Wird häufig bei Wärmepumpensystemen in High-End-Modellen verwendet.
Nachteile:Hoher Systemdruck, extrem strenge Dichtungsanforderungen, komplexe Steuerungslogik.
4. Wärmerohre / Phasenwechselmaterialien (PCM) (Hilfslösungen; werden selten als primäre Kühlmethode verwendet)
PCM: Materialien wie Paraffinwachs; Nehmen Sie beim Schmelzen Wärme auf und geben Sie beim Erstarren Wärme ab, wodurch Temperaturschwankungen abgefedert werden. Geeignet für Szenarien mit niedriger C--Rate, verfügt jedoch über eine begrenzte Wärmeableitungskapazität (kann kein Schnellladen mit hoher-Leistung bewältigen); Wird im Allgemeinen zum zusätzlichen Temperaturausgleich und zur Wärmedämmung verwendet.
Wärmerohre: Bieten eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit, um die Wärme schnell von lokalisierten Hotspots abzuleiten. Wird häufig in zylindrischen Zellen, Energiespeichersystemen und einigen CTP-Konfigurationen (Cell-to-Pack) verwendet, häufig in Verbindung mit Flüssigkeitskühlung.
Heizungslösungen
PTC-Heizung(Flüssigkeit-erhitzender PTC): Ein PTC-Element wird im Kühlmittelkreislauf platziert, um die Flüssigkeit zu erwärmen, die dann über eine Kühlplatte die Batterie erwärmt; Dies ist die am weitesten verbreitete Lösung.
Film-Typ PTC/Zellen-Oberflächen-PTC: Zur direkten Erwärmung direkt auf der Zellenoberfläche angebracht; bietet eine schnelle Reaktion, erfordert jedoch ein strenges Isolationsdesign.
Selbst-Erwärmung (interne Erwärmung mit hohem-Stromimpuls): Erzeugt Wärme mithilfe des Innenwiderstands der Zelle unter BMS-Steuerung; erfordert keine zusätzlichen Heizkomponenten und ist für extreme Kälte geeignet, stellt jedoch Steuerungsprobleme dar und erfordert Schutzmaßnahmen.
