Kältemittelbasierte Direkttemperierung von Batteriesystemen - Ein alternatives Kühlkonzept zur Schnellladung von zwei- und vierrädrigen E-Fahrzeugen

Abstract

Die Schnellladung von Elektrofahrzeugen stellt neue Herausforderungen an das Batterie-Thermomanagement. Die beim Laden erzeugte Verlustwärme übersteigt die Kühlleistung der heute eingesetzten Systeme. Der Vortrag stellt ein alternatives Konzept zur Kühlung und Heizung von Batterien vor. Dieses basiert auf der Entkopplung der Batterie vom Kältekreis der Klimaanlage bzw. auf der Nutzung eines eigenen Kältekreises zur ausschließlichen Temperierung der Batterie. Dies wirkt sich bezüglich der Umschaltung der Klimaanlage als Wärmepumpe günstig auf die Systemkomplexität aus. Gleichzeitig kann durch eine Anpassung der Verdampfungstemperatur auf die Anforderungen der Batterie und der Einsatz von alternativen Kältemitteln eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit und der Effizienz des Batteriekältekreises erreicht werden. Speziell bei Fahrzeugen ohne Klimaanlage wie z.B. E-Mopeds und E-Motorräder herrscht dringender Bedarf nach kompakten Kühlkonzepten, da sonst in dieser Fahrzeugklasse keine Schnellladung durchführbar ist. Der Vortrag befasst sich zunächst mit den thermischen Anforderungen der Batterie an das Thermomanagement und gibt nachfolgend einen Überblick über die weiteren Vor- und Nachteile der Direkttemperierung. Desweiteren werden der Stand der Technik (Tesla, Kreisel, etc.) und neue Lösungen bezüglich der thermischen Schnittstelle von zylindrischen Zellen vorgestellt. Abschließend soll kurz auf das Förderprojekt ZEC-Bike (Zero Emission Cargo Bike) eingegangen werden, bei dem das Thermomanagement nicht nur für die Schnellladung benötigt wird, sondern auch zur intensiven Rekuperation über das Vorderrad.