Das Flüssigkeitskühlungs-Wärmemanagementsystem eliminiert Temperaturgradienten und verlängert so die Lebensdauer des Lithium-Ionen-Akkus

Die versteckte Bedrohung: Temperaturinkonsistenz zwischen Batteriezellen

Angesichts der globalen Erwärmung, der Energieknappheit und der zunehmenden Umweltverschmutzung haben sich Elektrofahrzeuge zu einer überzeugenden Alternative zu herkömmlichen Automobilen entwickelt. Während des EV-Betriebs – insbesondere beim Beschleunigen und Steigen – steigt der Batteriestrom jedoch schnell an und erzeugt erhebliche Wärme. Während übermäßige Temperaturen eine bekannte Bedrohung für die Batterieleistung und -sicherheit darstellen, ist die Temperaturuneinheitlichkeit zwischen den Batteriezellen ein weniger sichtbarer, aber ebenso gefährlicher Faktor.

Wenn verschiedene Zellen innerhalb eines Batteriesatzes bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden, weichen ihre Verschlechterungsraten voneinander ab. Einige Zellen altern schneller als andere, wodurch sich die Gesamtkapazität des Akkus verringert, die Lebensdauer des Systems verkürzt und potenzielle Sicherheitsrisiken entstehen. Niedrige Temperaturen beeinträchtigen auch die Lade- und Entladeeffizienz. Um die Leistung, Langlebigkeit und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien unter komplexen und wechselnden Fahrbedingungen zu gewährleisten, muss ein Wärmemanagementsystem nicht nur optimale Temperaturen, sondern auch Temperaturgleichmäßigkeit aufrechterhalten.

Um dieser kritischen Anforderung gerecht zu werden, hat das Ingenieurteam von Tenglong Automotive ein Wärmemanagementsystem mit Flüssigkeitskühlung entwickelt, das speziell für Lithium-Ionen-Batteriepakete von Elektrofahrzeugen entwickelt wurde.

Technische Exzellenz: Intelligente Steuerung mit Fokus auf Temperaturgleichmäßigkeit

Das RD13-Projekt führt eine hochentwickelte Flüssigkeitskühlungsarchitektur mit umfassenden Überwachungs- und Steuerungsfunktionen ein:

▸ Integriertes Mikrocontroller-Netzwerk: Ein zentraler Mikrocontroller ist über Kabel mit der Bordstromversorgung des Fahrzeugs, Luftklappen, Frequenzumrichtern und Temperatursensoren verbunden. Die Frequenzumrichter steuern sowohl die Gebläse als auch die Umwälzpumpen und ermöglichen so eine präzise Anpassung der Kühlleistung an die Echtzeitbedingungen.

▸ Benutzeroberfläche und Sicherheitsfunktionen: Der Mikrocontroller ist mit einem Anzeigebildschirm, einem Warnmodul, einem Parametereinstellungsmodul, einem Datenvergleichsmodul und einem Datenspeichermodul verbunden und bietet dem Bediener vollständige Sicht und Kontrolle über das Wärmemanagementsystem.

▸ Optimierte thermische Schnittstelle: Eine Kühlplatte ist unter dem Power-Batteriemodul positioniert. Zwischen der Unterseite des Batteriemoduls und der Kühlplatte wird ein wärmeleitendes Pad platziert, um einen hervorragenden Kontakt zu gewährleisten und die Effizienz der Wärmeübertragung zu maximieren.

▸ Seriell-parallele Strömungskonfiguration: Der Kühlkreislauf ist mit einer Kombination aus seriellen und parallelen Verbindungen konzipiert und so optimiert, dass er den räumlichen Anordnungsanforderungen gerecht wird und gleichzeitig eine gleichmäßige Kühlmittelverteilung über alle Batteriezellen hinweg gewährleistet.

Schlüsselinnovationen für eine lange Batterielebensdauer

▸ Energieeinsparungen mit variabler Frequenz: Das System passt die Leistung von Gebläse und Wasserpumpe basierend auf erkannten Temperaturniveaus an und reduziert so den Energieverbrauch im Normalbetrieb erheblich.

▸ Eliminierung von Temperaturgradienten: Durch die Sicherstellung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung im Batteriepaket minimiert das System Temperaturunterschiede zwischen Zellen an unterschiedlichen Positionen. Dadurch altern alle Zellen nahezu gleich schnell, was die Lebensdauer des gesamten Batteriesystems erheblich verlängert.

▸ Abgestufte Kühlstrategie: Ein abgestufter Kühlansatz reduziert Temperaturunterschiede innerhalb des Batteriemoduls und beschleunigt gleichzeitig die Kühlgeschwindigkeit. Dieser doppelte Vorteil gewährleistet optimale Batterieleistung, Langlebigkeit und Sicherheit unter den komplexen und wechselhaften Fahrbedingungen, denen Elektrofahrzeuge routinemäßig ausgesetzt sind.

Bewährte Ergebnisse und geistiges Eigentum

Das Projekt stellt die erfolgreiche Umsetzung eines nationalen Erfindungspatents dar: „Ein Batteriekühlsystem für Fahrzeuge mit neuer Energie“ (Patent Nr. ZL201810502762.X). Das patentierte Design umfasst ein Schutzgehäuse, strategisch positionierte Lüftungsschlitze mit Staubschutz und Dämpfern, Gebläse für erzwungene Konvektion, senkrecht zu den Gehäusewänden montierte Wärmeleitplatten und integrierte Temperatursensoren zur Echtzeitüberwachung.

Der endgültige Bewertungsausschuss bestätigte, dass das System erfolgreich auf die Produktlinie der Sprühfahrzeuge des Unternehmens angewendet wurde, wo es die Batterieleistung, Langlebigkeit und Sicherheit unter komplexen Betriebsbedingungen gewährleistet. Das Produkt wurde kommerziell verkauft und lieferte positive wirtschaftliche Erträge.

Engagement für präzises Wärmemanagement

Das RD13-Projekt unterstreicht das Engagement von Xiangyang Tenglong Automotive für fortschrittlichen Batterieschutz durch präzise thermische Kontrolle. Durch die Integration dieses flüssigkeitsgekühlten Wärmemanagementsystems in unsere Fahrzeugpalette – einschließlich Spritzfahrzeuge, Busse und Logistikfahrzeuge – stellen wir sicher, dass jede Batteriezelle bei optimaler Temperatur arbeitet, gleichmäßig altert und eine maximale Lebensdauer bietet, sodass wir unseren Kunden sichere, zuverlässige und langlebige Elektrofahrzeuge bieten können.

RD13-Projektvorschlag für den Entwurf eines Flüssigkeitskühlungs-Wärmemanagementsystems für Lithium-Ionen-Batterien von Elektrofahrzeugen