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Wärmeabführung von der Batterie in Elektrofahrzeugen mit Hilfe von Phasenwechselmaterial

IP.com Disclosure Number: IPCOM000201609D
Original Publication Date: 2010-Nov-16
Included in the Prior Art Database: 2010-Nov-16
Document File: 2 page(s) / 77K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In Elektro- und Hybridfahrzeugen werden Batterien als Energiespeicher eingesetzt. Diese Batterien sind temperaturempfindlich. Je nach Batterieart und Material haben die Energiespeicher bestimmte Temperaturbereiche in denen sie effizient betrieben werden. Wird der Temperaturbereich unterschritten, kommt es zu einer Leistungsminderung der Batterie und einem Sinken des Wirkungsgrads. Eine Überschreitung der Temperaturobergrenze führt dagegen zu einer schnelleren Alterung der Batterie. Zu einer Wärmeentwicklung kommt es bei einer Belastung der Batterie. Diese ist vom Wirkungsgrad der Zellen abhängig. So wird bei jeder Stromentnahme ein Teil der elektrischen Energie in Wärme umgewandelt. Gleichermaßen erwärmt sich die Zelle bei einer Energiezufuhr, wie z. B. bei der Rekuperation oder dem Wiederaufladen der Zelle. Wegen der Erwärmung unter Belastung und dem eingeschränkten Temperaturbereich ist eine Wärmeabfuhr aus der Zelle erforderlich.

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Wärmeabführung von der Batterie in Elektrofahrzeugen mit Hilfe von Phasenwechselmaterial

In Elektro- und Hybridfahrzeugen werden Batterien als Energiespeicher eingesetzt. Diese Batterien sind temperaturempfindlich. Je nach Batterieart und Material haben die Energiespeicher bestimmte Temperaturbereiche in denen sie effizient betrieben werden. Wird der Temperaturbereich unterschritten, kommt es zu einer Leistungsminderung der Batterie und einem Sinken des Wirkungsgrads. Eine Überschreitung der Temperaturobergrenze führt dagegen zu einer schnelleren Alterung der Batterie. Zu einer Wärmeentwicklung kommt es bei einer Belastung der Batterie. Diese ist vom Wirkungsgrad der Zellen abhängig. So wird bei jeder Stromentnahme ein Teil der elektrischen Energie in Wärme umgewandelt. Gleichermaßen erwärmt sich die Zelle bei einer Energiezufuhr, wie
z. B. bei der Rekuperation oder dem Wiederaufladen der Zelle. Wegen der Erwärmung unter Belastung und dem eingeschränkten Temperaturbereich ist eine Wärmeabfuhr aus der Zelle erforderlich.

Bisher wird die Abwärme der Batterie über eine aktive Kühleinrichtung abgeführt. Dies geschieht beispielsweise durch gekühlte Luft aus dem Fahrzeuginnenraum oder einem eigens installierten Klimagerät. Überwiegend jedoch erfolgt die Wärmeabfuhr durch eine Kühlplatte an oder in der Batterie, durch die Kühlmittel fließt oder Kältemittel aus dem Klimasystem verdampft. Das Kühlmittel kann direkt mit Außenluft gekühlt werden oder über einen Sekundärkreislauf der Klimaanlage.

Es wird die neuartige Lösung vorgeschlagen, die entstehende Wärme mit Phasenwechselmaterial (engl. PCM: Phase Change Material) aufzunehmen. Dieses PCM kann bei seinem Phasenübergang,
z. B. von fest zu flüssig, eine gewisse Menge Energie aufnehmen, ohne dass sich seine eigene Temperatur erhöht, während die Temperatur innerhalb einer Phase proportional zur gespeicherten Wärme zunimmt. Weil die aufgenommene Energie zeitversetzt wieder abgegeben werden kann, wird sie auch latente Energie genannt. Die verschiedenen PCM besitzen unterschiedliche Phasenübergangstemperaturen. Wegen...