Grenztechnologien und Entwicklungstrends
im Kfz-Wärmemanagement
Wasserkühlung ist die Hauptkühlmethode für Power-Batterien
Flüssigkeitskühlung ist die gängige Technologie für die Kühlung von Leistungsbatterien. Die Reichweite der Batterie hängt eng von der Betriebsumgebungstemperatur ab, daher ist die Temperaturkontrolle das Herzstück des Wärmemanagements für das drei{1}elektrische System. Basierend auf der Verwaltungsmethode umfasst die Kühlung von Leistungsbatteriepaketen (Temperaturregelung) hauptsächlich vier Kategorien: natürliche Kühlung, Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und direkte Kühlung. Die Luftkühlung leidet unter einer schlechten Konsistenz und Schwierigkeiten bei der Steuerung des Kühleffekts, während die direkte Kühlung mit Kältemittel eine größere Herausforderung darstellt. Daher bleibt die Flüssigkeitskühlung der primäre Ansatz für die Batteriekühlung.
Der Luftstrom ermöglicht einen konvektiven Wärmeaustausch zwischen dem Batteriepaket und der Außenluft. Diese Kühlmethode kann als natürliche Kühlung oder forcierte Luftkühlung mit einem Ventilator kategorisiert werden. Das Kühlmedium ist Luft.
Vorteile:
1. Niedrige Kosten
2. Leicht und geringer Energieverbrauch
3. Hoch kommerziell einsetzbar
Nachteile:
1. Geringe Wärmeableitungseffizienz
2. Erfordert einen großen Layoutraum
Aufgrund der größeren spezifischen Wärmekapazität von Flüssigkeiten ist die Kühleffizienz höher. Flüssigkeitskühlplatten und Kühlrohre werden auf dem Batteriepaket platziert oder das Batteriepaket wird direkt darin eingetaucht, wobei ein Kühlmittel wie Wasser-Ethylenglykol zum Wärmeaustausch verwendet wird. Das Medium ist ein Kühlmittel wie Wasser-Ethylenglykol.
Vorteile:
Hohe Wärmeableitungseffizienz
Gute Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung
Hoch kommerziell einsetzbar
Nachteile:
Komplexe Struktur und hohe Kosten
Hohes Einbaugewicht
Gefahr einer Leckage
3. Direkte Kältemittelkühlung
Das Kältemittelgas wird von einem Kompressor und einem Frontkondensator zu einer Flüssigkeit mit hoher Temperatur und mittlerem Druck kondensiert. Das Kältemittel verdampft dann, indem es Wärme vom Verdampfer der Kabinenklimaanlage oder der Kühlplatte im Batteriepaket aufnimmt. Das Kältemittel wird dann durch das Expansionsventil wieder in Gas umgewandelt und zum Kompressor zurückgeführt, wodurch der Zyklus abgeschlossen wird. Das Medium ist ein Kältemittel (R134a, R744 usw.)
Vorteile:
Gute Kühlleistung
Gute Temperaturverteilung
Schnelle Reaktion
Nachteile:
Hohe Kosten
Hohe technische Hürden
Noch nicht kommerzialisiert