HERA – Kombination aus aktivem und passivem Wärmemanagementsystems für Batterien von Elektrofahrzeugen mit tragender Struktur

Batterien in Elektrofahrzeugen müssen innerhalb eines engen Temperaturfensters betrieben werden, um eine maximale Reichweite und eine lange Lebensdauer bereitstellen zu können. Lastspitzen wie schnelles Laden und hohe Beschleunigungen oder kalte/warme Umgebungsbedingungen können dazu führen, dass die Batterie dieses Fenster verlässt. Derzeit werden große aktive Wärmemanagementsysteme eingesetzt, um Lastspitzen abzufangen und ein Aufheizen oder Abkühlen der Batterie zu verhindern. Diese aktiven Systeme verbrauchen eine große Menge an Energie und bedeuten eine zusätzliche Masse. Trotzdem sind sie oft nicht in der Lage, die optimale Betriebstemperatur dauerhaft zu halten, was zu einer Degradation der Batteriezellen führt. Bei HERA puffern wir Lastspitzen durch Latentwärmespeicherung in passiven Komponenten auf der Basis von Phasenwechselmaterialien (PCM). Um dies so effizient wie möglich zu gestalten, haben wir eine intelligente Struktur entwickelt, die eine effektive Speicherung der in der Batterie erzeugten Wärme im PCM mit einem maßgeschneiderten aktiven Kühlsystem koppelt. Auf diese Weise können Lastspitzen ausgeglichen werden, wodurch sich die Reichweite erhöht und sich die Lebensdauer der Batterie verlängert. Die Struktur basiert auf dreifach periodischen Minimalflächen (TPMS), die auch eine effiziente massenspezifische mechanische Belastbarkeit ermöglicht.

Vorteile:

• Gewichtseinsparung durch tragende Struktur
• Möglichkeit, diese Strukturen konventionell herzustellen (keine additive Fertigung notwendig)
• Hohe Anpassungsfähigkeit durch maßgeschneiderte Geometrie
• Breites Spektrum an weiteren Anwendungen wie elektrische Luftfahrt, Wärmepumpen, wiederverwendbare Raketen oder Energiespeicher für die Netzstabilität