Experimenteller Vergleich von Thermalsystemen für die Auslegung eines Batteriesystems für hochfliegende unbemannte Solarflugzeuge

Abstract

Im Rahmen des DLR Projekts HAP (High Altitude Platform) wird ein solarelektrisches hochfliegendes Flugzeug entwickelt und gebaut, welches bis in die Stratosphäre aufsteigen soll. Zur Speicherung der elektrischen Energie wird auf ein Batteriesystem mit Li-Ion-Technologie gesetzt. Da die Umgebungstemperaturen in der Stratosphäre deutlich unterhalb der Betriebstemperaturen von Li-Ion-Zellen liegen, muss ein Thermalsystem integriert werden das die Zelltemperaturen in einen zulässigen Bereich anhebt. Im Flugzeug HAP sollen die Li-Ion-Zellen über Heizfolien aufgewärmt werden können und über eine Isolierung der Wärmeverlust gesenkt werden. Inhalt dieses Papers ist der Vergleich verschiedener Isolationskonzepte sowie die Wärmeverteilung im Battery Pack durch verschiedene Fädelungen der Heizfolie. Durchgeführt wurden die Experimente in einer Temperatur-Vakuumkammer, mit der eine Umgebungstemperatur von -60 °C und ein Luftdruck äquivalent zu 10 und 20 km Flughöhe erzeugt wurde. Die erzeugten Messdaten werden vorgestellt und miteinander verglichen. Die Ergebnisse bieten die Grundlage zur Auslegung des Batteriesystems, welches sich aktuell in der finalen Auslegung befindet.