Kühlung von Batteriepacks
Servus und hallo,
ich bin im Moment auf der Suche nach Informationen über Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Natürlich nicht ganz uneigennützig, ich schreibe eine Dipl Arbeit über das Thema Kühlung der Batterie und den zugehörigen Markt.
Speziell geht es um die Frage wie kühle ich die Akkus in einem Fahrzeug auf optimale Arbeitstemperatur (Bei Li-Ion z.B. unter 45°C) und wer baut die Systeme dazu.
Ich finde massig Infos über tolle Fahrzeuge die irgendwann mal gebaut werden sollen oder den Toyota Prius. Klar, der ist ja schon auf dem Markt, aber zum Thema Batteriekühlung gibt es kaum was.
Was ich bisher weiß, ist das es wohl drei Möglichkeiten der Kühlung gibt:
1. Kühlung der Batterie mit einem Kältemittel
2. Kühlung der Batterie über einen Flüssigkeitkreislauf und Wärmetauscher
3. Kühlung der Batterie durch Absaugen der gekühlten Luft in der Fahrgastzelle über die Batterie ins freie
Das ist ja alles supi aber wer baut das Zeug? Wer liefert denn die Kühlung der Batterien oder Batteriesysteme? Und vor allem was meint ihr welches System sich in diesem relativ unbekannten Bereich (der Kühlung) durchsetzt?
Wenn sich der ein oder andere Hybridbesitzer mal zufällig an der Batterie aufhält und sieht welches System er hat bzw. von wem das ist wär ich total froh :-)
Natürlich bin ich auch froh über Infos von allen anderen (Links, Berichte whatever...)
Vielen Dank und ich hoffe ich bin mit dem Thema/Frage nicht ganz allein...
Thx
12 Antworten
Hallo,
interessantes Thema!
Beim Prius ist die Kühlung allerdings relativ "langweilig". Das ist nicht mehr als ein paar Kunststoffteile und ein Lüfter.
Ich habe die Batterie (Prius 1) schon mal aufgemacht und da sind auch ein paar Bilder entstanden. Hier sind ein paar, soweit sie die Belüftung betreffen. 3 Bilder sind von einem neueren Prius 2.
Bei dem ist die Lüftung komplett auf die Beifahrerseite gewandert. Bei meinem P1 ist noch eine Abluftöffnung an der Fahrerseite außen zu sehen, beim neuen Modell wurde diese versteckt.
Bei beiden wird die Luft oben von einem Lüfter abgesaugt und von unten kommt Luft aus dem Innenraum an die Module. Diese haben einen kleinen Abstand, durch den die Luft nach oben kommt.
Im Innenraum sind die Zuluftöffnungen bei meinem Prius auf der Hutablage (deswegen sollte man aufpassen, wo man seinen Hut ablegt...); beim P2 sind sie irgendwo seitlich angeordnet, glaube ich.
Dazu hat vielleicht ein P2-Fahrer bessere Bilder.
http://www.ipernity.com/doc/s.tobi/album/115192
Hier sind Bilder der Prius 2/3-Batterie:
http://pressroom.toyota.com/pr/tms/toyota/photo.aspx?ncid=12067
Beim neuen Prius 3 sitzt der Lüftermotor direkt am Batteriegehäuse, wie man sehen kann.
Bie den Lexus-Hybriden könnte es vielleicht ein wenig interessanter sein. Die haben aber auch nur Luftkühlung. Leider habe ich dazu keine Bilder.
Vom Tesla Roadster habe ich gehört, dass der Li-Ionen-Akku wassergekühlt wird. Gesehen habe ich den allerdings auch noch nicht.
Der Mercedes S400 Hybrid, der im Sommer kommen soll, hat für seine LiIon-Batterie auch eine Luftkühlung aus dem Kabinenbereich. Vermutlich ist das die einfachste Lösung. Was für die Insassen klimamäßig passt, passt offenbar auch für die Batterie ...
Der direkte Link zu den Bildern auf der Toyota-Seite ist:
http://pressroom.toyota.com/.../photo.aspx?id=13598&%3Bncid=12067
Hallo,
Kühlung ist für Hybride und EVs natürlich ein wichtiges Thema.
Vielleicht erkundigst du dich mal bei der Fa. Behr, die Kühlsysteme entwickeln. Herr Fehrenbacher hat im Jan. in Essen den Vortrag "Kühlkonzepte für Batteriepacks - Beispiel LiHeBe Batteriemodul" gehalten. Wieterhin kannst du auch mal bei Magna Steyer nachfragen - Pichler: "The Impact of Simulation Analysis on the development of battery cooling systems for habrid vehicles".
Ich bin selbst an einer Hochschule und beschäftige mich mit HEV/EVs und Energiespeichern. An welcher Uni schreibst du deine Arbeit?
Gruß
Ralf
Hallo und zu Beginn mal vielen DANK für die Infos!
Die helfen mir echt ein Stück weiter!!!
Ich schreibe an der FH - Heilbronn.
Was die Fa. Behr angeht, da hab ich was Interessantes. Ich bin nächste Woche auf dem "9th Stuttgart Symposium" (ist eine Veranstaltung rund um das Thema Automobil mit Vertretern von Daimler, Audi, Prosche und Zulieferern).
Dort höre mehrere Vorträge zum Thema Kühlung von Batteriepacks in HEV/EV u.a. auch einen von Mitarbeitern der Fa. Behr.
Auch die Links passen! Wie gesagt es geht um das System und den Markt und einiges davon kann ich gut einbauen.
Ich danke euch für die Infos und vielleicht schaut ja der in oder andere nochmal rein und kann was ergänzen!
Thx
JoSch
Was ist mit einer Heatpipe? Was bei Computern gut ist, muss bei Fahrzeugen nicht schlecht sein. Als Vakuumröhrentechnik für die effektive Kühlung von Satelliten und Raumfahrzeugen entwickelt, seit einiger Zeit auch in der Solarthermie, usw. im Einsatz. Damit kombinieren liessen sich auch Thermoresonatoren (thermoacoustic stirling), die u.U. Leistung aus der Abwärme gewinnen könnten, eine Absorberklimaanlage antreiben, oder umgekehrt das Akkupack bei Kälte vorwärmen.
Ja das sind durchaus auch Ansatzpunkte. Besonders die Fa. Behr beschäftigt sich damit (Heatpipe etc.) aber das ist alles noch in der Entwicklungsphase bzw. noch nicht marktreif.
Gibt es denn den ein oder anderen Prius oder Cayenne Hybrid- Fahrer der der weiß was konkret auf dem Lüfter der die Luft über die Batterie bläst draufsteht? Also Hersteller oder Luftleistung.
Der Lüfter müsste aussehen wie eine "Schnecke" (grob) also ein Radiallüfter in der Nähe der Radkästen hinten...
Gruß
JoSch
Das Akkupack des S400 wird direkt mit Kältemittel aus dem Klimaanlagenkreislauf gekühlt. Was sehr viel kompakter baut wie eine Luftkühlung und sehr viel größere spezifische Kühlleistung erlaubt.
Gruß SRAM
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Das Akkupack des S400 wird direkt mit Kältemittel aus dem Klimaanlagenkreislauf gekühlt. Was sehr viel kompakter baut wie eine Luftkühlung und sehr viel größere spezifische Kühlleistung erlaubt.Gruß SRAM
Stimmt, das hab ich auch mitbekommen. Allerdings funktioniert das bei dem System relativ einfach weil die Batterie zum einen relativ klein ist und zum anderen vorne im Motorraum sitzt. Da musste zwecks Platzersparnis ja auch ein neues Kühlsystem herhalten.
Außerdem soll die Batterie soweit ich das beurteilen kann erst mal auch nur unterstützend wirken und nicht zwingend als gleichwertiger Antrieb gelten. Da reicht die Mini Batterie aus.
Danke für die Unterstützung!!!
Gruß
JoSch
Hey Josh,
was war das Ergebnis deiner Diplom-Arbeit?
Ich werde demnächst mit meiner Bachelorarbeit zum Thema Batteriekühlung beginnen.
Kannst du mir irgendwelche hilfreichen Tipps oder Quellen nennen?
Grüße
Jens
Wie ist eigentlich die Herangehensweise bei der Dimensionierung der Kühlung? Geht man da von der Eigenerwärmung im Lade- und Entladebetrieb aus? Dann wäre es ja relativ einfach zu berechnen, denke ich, also delta E (Ladeenergie minus Entladeenergie) berechnen und gut. Geteilt durch die Zeit (Ladezyklus, Entladezyklus, Rekuperieren) und man hat die notwendige Kühlleistung.
Die auf die klimatischen Bedingungen angepaßt (z.B. Außentemperatur +30 Grad) und schon weiß man, in welchen Größenordnungen die Anlage zu dimensionieren hat (Wärmetauscher, Luftstrom, Temperaturgefälle)
Was ich mir etwas komplizierter vorstelle, sind unterschiedliche Temperaturverteilungen (Hot-spots) im Akku (z.B. bei defekten Zellen, "unter Null" entladenen Zellen, gemeint ist natürlich weiterer Entladestrom nach Entladeschluß bis hin zur Umpolung)
Weniger spannend dürfte das Thema Geräusche (bei Luftkühlung) sein, da tuts ein simpler Radiallüfter wie beim Prius I II als Abluftlüfter recht optimal.
Deutlich wird dadurch, je besser der Wirkungsgrad des Akkus ist, desto geringer die erforderlichen Kühlleistungen, dazu hängt das ganze bei der Ladung/Entladung auch am Innenwiderstand der Zellen.