Der Übergang von Fahrzeugen mit herkömmlichen Kraftstoffen zu modernen Fahrzeugen mit neuen Energien hat die Komplexität der Wärmemanagementsysteme von Fahrzeugen erheblich beeinflusst. Diese ursprünglich einfachen Systeme haben sich zu komplexen Strukturen entwickelt, die sich von einzelnen Modulen zu integrierten Systemen weiterentwickeln.
Das herkömmliche Wärmemanagement umfasst in erster Linie die Klimatisierung und die Antriebsstrangsysteme. Im Gegensatz dazu wird bei Fahrzeugen mit neuer Energie das Batteriesystem in das Wärmemanagement einbezogen, was eine Verlagerung hin zu einem "neuen" Wärmemanagement bedeutet.
Dieser Artikel befasst sich mit den wichtigsten Komponenten sowohl herkömmlicher als auch neuer Wärmemanagementsysteme. Bei den traditionellen Systemen werden der Kondensator, der Verdampfer, der Kühler, der Ölkühler und der Ladeluftkühler hervorgehoben. Beim neuen Wärmemanagement liegt der Schwerpunkt auf dem Batteriekühlplatte.
Der Kondensator ist ein integraler Bestandteil des Kältemittelkreislaufs der Fahrzeugklimaanlage (A/C). Er ist über Kupfer- und Aluminiumrohre mit dem Klimakompressor und dem Sammler-Trockner verbunden. Er wird in der Regel vor dem Kühler des Fahrzeugs installiert und teilt sich oft einen Lüfter mit dem Kühler. Je nach Art des verwendeten Kühlmittels können Kondensatoren in vier Typen eingeteilt werden: wassergekühlt, luftgekühlt, wasser-luftgekühlt (einschließlich Verdunstungs- und Sprühkühlung) und solche, die durch Kältemittelverdampfung oder andere Prozessmedien gekühlt werden.
Während des Betriebs kühlt der Verflüssiger ein unter hohem Druck und hoher Temperatur stehendes Kältemittel in eine unter hohem Druck und niedriger Temperatur stehende Flüssigkeit ab. Diese Flüssigkeit fließt dann durch ein Kapillarrohr und verdampft im Verdampfer, um den Kühlzyklus fortzusetzen. Da bei diesem Prozess Wärme freigesetzt wird, arbeitet der Verflüssiger in der Regel mit einer hohen Temperatur, so dass er als eine Art Wärmetauscher eingestuft wird.
Umgekehrt nimmt der Verdampfer, der sich hinter dem Innenraumfilter befindet, Wärme auf, was zu einem Temperaturabfall an der Oberfläche führt. Wenn das Gebläse des Fahrzeugs Luft über den Verdampfer bläst, wird die Luft abgekühlt und erzeugt kalte Luft, die für eine angenehme Umgebung im Fahrzeug sorgt.
Vorteile：
Gibt die Wärme des Kältemittels schnell an die Außenwelt ab.
Verbessert die Effizienz des Klimasystems.
Hergestellt aus hochtemperaturbeständigen Aluminium- oder Kupferwerkstoffen.
Wartung und Reinigung sind relativ einfach.
Sorgt für eine angenehme Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs.
Benachteiligungen：
Leicht zu beschädigen durch Straßenschmutz oder Stöße.
Zur Aufrechterhaltung der Wirksamkeit ist eine regelmäßige Reinigung erforderlich.
Schmutz beeinträchtigt die Kühlleistung.
Die Leistung wird bei sehr hohen oder niedrigen Temperaturen reduziert.
Der Einbau oder Austausch kann kompliziert sein.
Der Kühler ist ein wichtiger Bestandteil des Motors und besteht im Wesentlichen aus dem Kühlerkern, den Wasserleitungen, dem Kühlgebläse, dem oberen und dem unteren Tank, die alle durch Gummischläuche verbunden sind. Der obere Tank ist über Wasserrohre mit dem unteren Kühler verbunden. Heißes Wasser fließt vom oberen Tank zum unteren Tank und kühlt sich dabei ab. Das Kühlgebläse, das durch die Ansaugung des Gebläses und die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs angetrieben wird, erzeugt Kanäle, durch die kühle Luft strömt und so für eine effektive Temperaturregelung sorgt.
Diese Art von Kühler ist für die Kühlung von Verbrennungsmotoren unerlässlich. Da Motoren bis zu 4000 Benzinverbrennungszyklen pro Minute durchführen können, die jeweils Temperaturen von bis zu 1500°C erzeugen, ist ein Wärmetauscher notwendig, um die Motortemperatur streng zu kontrollieren.
Vorteile：
Nimmt die Motorwärme auf und leitet sie ab, um Überhitzung zu vermeiden und optimale Temperaturen aufrechtzuerhalten.
Reguliert die Motortemperatur und sorgt so für konstante Leistung, bessere Kraftausbeute und längere Lebensdauer.
Ausgestattet mit Druckkappen, die ein Sieden der Kühlflüssigkeit verhindern und eine stabile Kühlung gewährleisten.
Funktioniert mit verschiedenen Kühlmitteln, einschließlich Frostschutzmittel, um die Wärmeübertragung zu unterstützen und das Einfrieren zu verhindern.
Hergestellt aus korrosionsbeständigen Materialien, die die Lebensdauer des Systems verlängern und den Wartungsaufwand verringern.
Kostengünstig und langlebig, was die Gesamtkosten für die Fahrzeugwartung senkt.
Benachteiligungen：
Regelmäßiger Austausch der Kühlflüssigkeit und Überprüfung des Systems sind erforderlich, was kostspielig und lästig sein kann.
Anfällig für Lecks, die zu Kühlmittelverlust und Motorüberhitzung führen können.
Sperrig und schwer, problematisch bei platzbeschränkten oder gewichtssensiblen Anwendungen.
Es kann zu Elektrolyse kommen, was zu beschleunigter Korrosion und Schäden führt.
Materialien verschlechtern sich mit der Zeit, was zu Leistungseinbußen und möglichen Ausfällen führt.
Hat Temperaturgrenzen; extreme Bedingungen können die Wirksamkeit und Haltbarkeit beeinträchtigen.
Nicht alle Kühlmitteltypen sind geeignet, und die falsche Verwendung von Kühlmitteln kann die Leistung und Langlebigkeit beeinträchtigen.
Der Ölkühler ist wie der Kühler Teil des Motorkühlsystems und dient in erster Linie zur Kühlung des Schmieröls oder Kraftstoffs in Fahrzeugen, Baumaschinen, Schiffen und anderen Motoren. Da Motoröl eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt und im Motor ständig zirkuliert, spielt der Ölkühler eine entscheidende Rolle bei der Kühlung von Bauteilen wie Kurbelgehäuse, Kupplung und Ventilbaugruppe.
Selbst bei wassergekühlten Motoren können nur der Zylinderkopf und die Zylinderwand mit Wasser gekühlt werden, während andere Teile auf den Ölkühler angewiesen sind. Zu den wichtigsten Materialien für Ölkühler gehören Aluminium, Kupfer, Edelstahl und Gussmetall, die zu einem kompletten Wärmetauscher verschweißt oder zusammengebaut werden, indem die Kanäle der heißen und der kalten Seite verbunden werden.
Während des Fahrzeugbetriebs fließt Schmieröl aus verschiedenen Schmiersystemen, das von der Ölpumpe angetrieben wird, durch den heißseitigen Kanal des Ölkühlers und überträgt Wärme auf die kalte Seite. Anschließend strömt Kühlwasser oder Luft durch den kaltseitigen Kanal des Ölkühlers, führt die Wärme ab und erleichtert den Wärmeaustausch zwischen den heißen und kalten Flüssigkeiten. Dieser Prozess sorgt dafür, dass das Schmieröl auf der optimalen Betriebstemperatur bleibt. Wichtig ist, dass das Öl und das Kühlmedium während dieses Prozesses nicht in direkten Kontakt kommen.
Sowohl aufgeladene als auch turbogeladene Motoren benötigen einen Wärmetauscher, den so genannten Ladeluftkühler, der zwischen dem Lader und dem Ansaugkrümmer des Motors angeordnet ist. Wenn die Luft durch einen Turbolader komprimiert wird, steigen ihre Temperatur und Dichte erheblich an. Der Ladeluftkühler dient dazu, diese Hochtemperaturluft zu kühlen, bevor sie in den Motor gelangt.
Ohne einen Ladeluftkühler würde die Hochtemperaturluft vom Turbolader direkt in den Motor gelangen, was zu Motorschäden oder sogar zu einem Ausfall aufgrund zu hoher Lufttemperaturen führen könnte. Daher ist der Ladeluftkühler entscheidend für die Aufrechterhaltung einer optimalen Motorleistung und die Vermeidung von Überhitzung. Dieses Bauteil ist in der Regel nur in Fahrzeugen mit Turbolader vorhanden.
Auf dem sich ständig weiterentwickelnden Gebiet der Wärmemanagementtechnologie sind Flüssigkühlplatten besonders bemerkenswert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlkörpern bieten sie ein effizienteres Wärmemanagement für die Batterie und nicht für den Motor oder das Kühlmittel, was sie ideal für Hochleistungsumgebungen wie Elektrofahrzeuge, moderne Computersysteme und Industriemaschinen macht.
Die von der Batterie erzeugte überschüssige Wärme wird durch den Kontakt mit der Oberfläche einer Aluminiumplatte übertragen. Das Flüssigkeitskühlsystem nutzt den hohen Wärmeübertragungskoeffizienten des Flüssigkeitsstroms, um die Wärme effizient zu übertragen. Das Kühlmittel fließt durch interne Kanäle, nimmt die Wärme auf und leitet sie ab.
Die Verpackung von Lithiumbatterien - quadratisch, zylindrisch und weich verpackt - hat Auswirkungen auf Leistung, Effizienz und Sicherheit. Quadratische Batterien bieten einen hohen Wirkungsgrad, haben aber Probleme mit der Wärmeableitung. Zylindrische Batterien bieten eine gute Wärmeableitung und Konsistenz, haben aber eine geringere Energiedichte. Softpack-Batterien sind flexibel und haben eine hohe Energiedichte, sind aber teurer.
Ein wirksames Wärmemanagement ist entscheidend. Zu den Fortschritten gehören Phasenwechselmaterialien mit Flüssigkeitskühlung, optimierte Luftdesigns und hybride Kühlmethoden, die die Leistung und Sicherheit aller Batterietypen verbessern.
Ich arbeite seit über 5 Jahren im Bereich des Wärmemanagements von Batterien und habe viele internationale Projekte betreut. Wenn Sie sich für Produkte oder Dienstleistungen zur Flüssigkeitskühlung von Batterien interessieren, können Sie mir gerne Fragen stellen!
DE 
EN 
ES 
KO 