So wichtig ist ein intelligentes Thermomanagement in Elektroautos
Aus Mechatroniker-Sicht ist so ein Elektroauto auf den ersten Blick weniger interessant: Der dank einer Vielzahl an komplexen Komponenten ziemlich spannende Verbrennungsmotor musste Platz für einen vergleichsweise simplen Elektromotor machen. Auch der mechanische Antriebsstrang musste weichen. „Was soll ich bei einem Elektroauto noch reparieren?“, lautet da nicht selten die etwas fatalistisch anmutende Frage.
Doch ganz so gravierend ist die Angelegenheit zum Glück nicht: Andere Komponenten und Technologien gewinnen an Bedeutung. Insbesondere das Thermomanagement spielt bei Elektroautos eine wichtige Rolle und wird in Zukunft wohl noch wichtiger werden. Thermomanagementsysteme in E-Autos sind in der Regel komplexer als die in herkömmlichen Fahrzeugen. Schließlich verfügen reine Elektroautos, die sogenannten Battery-Electric-Vehicles (BEV), über eine Reihe besonders kälte- und hitzeempfindlicher Bauteile. Und auch die Beheizung und Kühlung des Fahrzeuginnenraums ist bekanntlich so eine Sache.
Warum sich ein geheizter Innenraum auf die Reichweite auswirkt
Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades geben elektrische Antriebe im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren nur wenig Wärme an die Umgebung ab. Um den Innenraum bei niedrigen Außentemperaturen dennoch vernünftig beheizen zu können, sind Zusatzheizungen notwendig. Das Problem: Sie ziehen als zusätzliche Energieverbraucher einen nicht unerheblichen Teil der in der Batterie gespeicherten Energie. Je wärmer der Innenraum, umso geringer die Reichweite. Elektrische Zuheizer, die im Lüftungssystem integriert sind, stellen da eine einfache, wirkungsvolle, aber auch sehr energieintensive Form dar. Mittlerweile werden deshalb auch energieeffiziente Wärmepumpen eingesetzt, die sich im Sommer auch als Klimaanlage zur Kühlung nutzen lassen.
Kälte- und Kühlkreislauf müssen optimal zusammenspielen
Thermomanagement beeinflusst Leistung und Dauerhaltbarkeit der Batterie
Ganz entscheidend beeinflusst das Thermomanagement auch die Leistung und die Dauerhaltbarkeit der Batterie: Batterien müssen in einem klar definierten Temperaturfenster betrieben werden. Lithium-Ionen-Akkus fühlen sich besonders wohl in einem Bereich zwischen 15 °C und 30 °C. Ist die Betriebstemperatur zu hoch, verringert sich die Lebensdauer, sodass es zu einem vorzeitigen Ausfall der Batterie kommen kann.
Auch bei sehr niedrigen Temperaturen altern die Batteriezellen. Die Folge: ihre Haltbarkeit leidet. Was die Sache noch schwieriger macht: Nicht nur die Gesamt-Temperatur der Batterie muss im beschriebenen Fenster bleiben. Auch der Temperaturunterschied zwischen den einzelnen Zellen darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Darüber hinaus führen kurzzeitige Spitzenbelastungen in Verbindung mit hohen Strömen wie Rekuperation und Boosten zu einer Erwärmung der Zellen.
Komplexe Thermomanagementsysteme sorgen für Umsatz in Kfz-Betrieben
Um sämtliche Komponenten, allen voran die Batterie, in den optimalen Temperaturbereichen betreiben zu können, haben Automobilhersteller und -zulieferer intelligente Batteriekühlungs- und Thermomanagementsysteme entwickelt. Auch sie sorgen dafür, dass der Job des Kfz-Mechatronikers selbst in Zeiten des Elektroautos nicht langweilig wird – und nicht zuletzt für Umsatz in den Kfz-Betrieben.
Ihr habt noch nicht genug? Mehr zum Thema findet ihr hier: https://www.hella.com/techworld/de/Technik/Klimatisierung/Thermomanagement-in-Elektro-und-Hybridfahrzeugen-1725/
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