Temperierung von Batterien

06. August 2020 DRÄXLMAIER sorgt für effizientes Thermomanagement

Auf den Straßen weltweit finden sich mehr und mehr Fahrzeuge mit elektrischen Antrieben. Wer sich dazu entscheidet, vom Verbrenner auf ein E-Auto umzusteigen, dem soll dieser Wechsel möglichst leicht gemacht werden. Große Reichweiten, schnelles Laden und starke Leistung gehören ebenso dazu wie eine lange Lebensdauer. Damit diese Anforderungen erfolgreich erfüllt werden können, ist es wichtig, auf die richtige Temperierung der Hochvolt-Batterien zu achten. 

Große Diversität
Und das ist gar nicht so einfach. Die große Vielfalt an Antriebskonzepten und der fehlende Batteriezellen-Standard führen zu einer großen Diversität im Hinblick auf die Kühlanforderungen. Ein gelungenes Thermomanagement spielt in der E-Mobilität deshalb eine umso wichtigere Rolle. 

Einflüsse auf die Energiebilanz
Für das Wärmeverhalten von Batterien gilt, was auch der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt: Die Summe aller Energien in einem geschlossenen System ist konstant. Einen Einfluss auf die Energiebilanz von Batterien haben neben der Eigenerwärmung auch die Umgebung und der Energietransport zu einer Wärmesenke. Besonders auf Temperaturdifferenzen zwischen der kältesten und der wärmsten Zelle muss dabei geachtet werden. Denn bereits geringe Unterschiede im Innenwiderstand können je nach Verschaltung und Zelltyp zu unterschiedlichen Stromverteilungen führen. Dies wiederum beeinflusst die nutzungsabhängige, zyklische Alterung der Batteriezellen und damit die Lebensdauer der Batterie.

Arten von Batteriekühlungen
Batterien können auf verschiedene Arten temperiert werden. Je nach Batterietyp kommt eine aktive oder passive Kühlung in Frage. Bei letzterer werden die Zellen lediglich durch Wärmeleitung, Strahlung oder natürliche Konvektion gekühlt. Bei einem reinen Elektrofahrzeug muss im sportlichen Fahrmodus von stationär abzuführenden Kühlungen von sechs bis acht Kilowatt ausgegangen werden. Eine einfache passive Kühlung ist hierfür in der Regel nicht ausreichend. Eine aktive Kühlung setzt hingegen auf erzwungene Konvektion, bei der die anfallende Wärmeenergie über ein Medium an eine Wärmesenke abgegeben wird. Vor allem Lösungen, die mit Kühlmitteln und einem Wärmetauscher arbeiten sind besonders leistungsstark und werden entsprechend häufig für die Temperierung von Hochvolt-Speichern genutzt.

Abwägungen hinsichtlich des Kühlmittels
Bei der Entscheidung für das optimale Kühlmittel müssen zahlreiche Vor- und Nachteile abgewogen werden. Direktgekühlte Systeme bieten aktuell die beste Kühlleistung, benötigen jedoch auch größere Mengen des Kühlmittelns als indirekt gekühlte. Kältemittelgekühlte Systeme können wiederum niedrigere Temperaturen erreichen, die Möglichkeit, die Zellen über das Medium zu heizen, entfällt in diesem Fall jedoch. Hier spielen außerdem Aspekte wie Gewicht, Crashanforderungen, Bauraum und Anpassung an den jeweiligen Zelltyp eine Rolle.

Simultaneous Engineering
Insgesamt gilt es, nicht nur die Batterie, sondern sämtliche Wärmequellen im Fahrzeug zu analysieren. Zu dieser ganzheitlichen Betrachtung zählen auch Komponenten wie die Hochvolt-Schaltbox oder Kabel und Stecker. Hier lohnt es sich, dauerhafte und dynamische Belastungen zu bewerten und vorab zu simulieren. Durch Simultaneous Engineering kann die Effizienz in Fahrzeugprojekten gesteigert werden, da unnötige Änderungsschleifen vermieden werden können.

Allgemeine Informationen

Über die
DRÄXLMAIER Group

Die DRÄXLMAIER Group beliefert weltweit Premium-Fahrzeughersteller mit komplexen Bordnetzsystemen, zentralen Elektrik- und Elektronikkomponenten, exklusivem Interieur sowie Speichersystemen für die Elektromobilität. Die Kombination der Kernkompetenzen Interieur, Elektrik, Elektronik und Speichersysteme macht DRÄXLMAIER einzigartig in der Branche. Dabei deckt das Unternehmen die gesamte Prozesskette von der ersten Idee über den Entwicklungs- und Produktionsprozess bis hin zur sequenzgenauen Lieferung der Produkte an die Produktionsbänder der Premium-Automobilhersteller ab. Die DRÄXLMAIER Group als Erfinder des Kundenspezifischen Kabelbaums entwickelt heute zukunftsweisende Bordnetztechnologien sowie Elektrik- und Elektronikkomponenten direkt inhouse. Hierzu zählen unter anderem Mehrspannungs- und Hochvoltbordnetze, Batteriemanagementsysteme und Intelligente Stromverteiler. An der Zukunft emissionsfreier Mobilität arbeitet DRÄXLMAIER mit seinen Lösungen für Nieder- und Hochvolt-Speichersysteme. Als Marktführer für Interieur-Systeme von Premium-Fahrzeugen beliefert die DRÄXLMAIER Group zudem Premium-Automobilhersteller mit Ambientebeleuchtung, Mittelkonsolen, Türverkleidungen und Instrumententafeln sowie kompletten Tür- und Cockpit-Modulen. 

Die DRÄXLMAIER Group ist ein internationaler Automobilzulieferer mit mehr als 60 Standorten in über 20 Ländern. Das 1958 in Deutschland gegründete Unternehmen beschäftigt heute weltweit über 75.000 Mitarbeiter. Für die DRÄXLMAIER Group als inhabergeführtes Unternehmen ist verantwortungsvolles und langfristiges Denken seit jeher Basis für wirtschaftlichen Erfolg. Fester Bestandteil der Strategie ist es deshalb, die Geschäfts- und Produktionsprozesse sowie die Produkte nachhaltiger zu gestalten und so die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens langfristig zu steigern.

2019 erzielte die DRÄXLMAIER Group einen Umsatz von 4,9 Milliarden Euro. Zu den Kunden des Top 100 Automobilzulieferers gehören Audi, BMW, Jaguar, Land Rover, Maserati, Mercedes-Benz, MINI, Porsche und VW, sowie kalifornische Automobilhersteller.