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Aktive Wärmemanagement-Systeme
Aktive Systeme nutzen externe Ressourcen (z. B. Lüfter, Flüssigkeitskühler) zur Regulierung der Batterietemperatur. Sie sind komplexere Systeme, bieten aber eine genaue Kontrolle über die Betriebsbedingungen der Batterie.
Inhaltsübersicht
Flüssigkeitskühlsysteme
Die Flüssigkeitskühlung ist eine der wirksamsten Methoden zur Steuerung der Batterietemperaturen in Elektrofahrzeugen (EVs). Das Kühlmittel, in der Regel ein Gemisch aus Wasser und Glykol, fließt durch Kanäle oder Platten in direktem oder indirektem Kontakt mit den Batteriezellen.
Das Kühlmittel fließt durch ein geschlossenes System von Rohren oder Platten, die mit den Batteriezellen in Kontakt kommen. Die Batteriezellen leiten die Wärme an die Kühlflüssigkeit ab. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Kühlflüssigkeit direkt mit den elektrischen Bauteilen in Berührung kommt, was die Sicherheit erhöht. Die erhitzte Kühlflüssigkeit fließt dann durch einen Wärmetauscher, in dem die Wärme an die Atmosphäre abgeleitet wird, häufig mit Hilfe eines Kühlers und eines Lüfters.
Bei dieser Methode werden die Batteriezellen direkt in eine dielektrische (nicht leitende) Flüssigkeit getaucht. Dies ermöglicht eine bessere Wärmeübertragung, da die Flüssigkeit in direktem Kontakt mit den Zellen steht. Sie müssen spezielle Kühlmittel verwenden, und es bestehen Sicherheitsbedenken. Direkte Flüssigkeitskühlsysteme können viel höhere Wärmelasten bewältigen und eignen sich für Hochleistungsanwendungen, bei denen eine schnelle Wärmeableitung entscheidend ist.
- - Hohe Wärmeleitfähigkeit für effiziente Wärmeübertragung.
- - Hält das Akkupaket auf einer gleichmäßigen Temperatur.
- - Wirksam in Umgebungen mit hohen Temperaturen und Hochleistungsanwendungen.
- - Erhöhte Systemkomplexität und Kosten.
- - Potenzielles Risiko des Auslaufens von Kühlmittel, was die Sicherheit der Batterie beeinträchtigen kann.
- - Erfordert zusätzliche Komponenten wie Pumpen und Wärmetauscher.
Das Tesla Model S und der BMW i3 nutzen Flüssigkeitskühlsysteme, um die Batterietemperaturen effektiv zu steuern.
Forcierte Luftkühlung
Bei der forcierten Luftkühlung wird mit Hilfe von Lüftern Luft über die Batteriezellen geblasen, um die überschüssige Wärme durch Konvektion abzuführen. Dies ist eine einfachere und kostengünstigere Methode als die Flüssigkeitskühlung, ist aber bei extremen Temperaturen möglicherweise nicht so effektiv.
- - Erhöhte Systemkomplexität und Kosten.
- - Potenzielles Risiko des Auslaufens von Kühlmittel, was die Sicherheit der Batterie beeinträchtigen kann.
- - Erfordert zusätzliche Komponenten wie Pumpen und Wärmetauscher.
- - Weniger effiziente Wärmeübertragung im Vergleich zur Flüssigkeitskühlung.
- - Kann zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung und damit zu Hotspots führen.
- - Ventilatoren verbrauchen Energie und können Lärm verursachen.
Der Nissan Leaf und der Volkswagen e-Golf haben in ihren Batteriepaketen ein Luftkühlungssystem.
Thermoelektrische Kühlung
Thermoelektrische Kühlsysteme nutzen den Peltier-Effekt, bei dem elektrischer Strom einen Temperaturunterschied zwischen Materialien erzeugt. Dieser Effekt ermöglicht es, das Akkupaket je nach Bedarf sowohl zu erwärmen als auch zu kühlen.
- - Präzise Temperaturregelung.
- - Kompaktes und leichtes Design.
- - Keine beweglichen Teile, was zu hoher Zuverlässigkeit führt.
- - Geringerer Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Kühlmethoden.
- - Höherer Energieverbrauch, der die Reichweite des Fahrzeugs beeinträchtigt.
- - Teurer aufgrund der speziellen Materialien.
