Forschungsgruppe für nachhaltiges Thermomanagement

Batterien in Elektrofahrzeugen müssen während dem Fahren und Laden hohe Ströme abgeben und aufnehmen können. Dabei entsteht Wärme in der Batterie, die zu einem Temperaturanstieg führt. Die Alterung und die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien hängen stark von der Temperatur und der Temperaturverteilung innerhalb der Batterie ab.

Mit Hilfe von Simulationen und Experimenten untersuchen wir die Wärmegenerierung und den Wärmetransport in Batteriemodulen. Ziel ist die Entwicklung von Thermomanagement-Konzepten, die einen möglichst guten Wärmeabtransport und eine möglichst homogene Temperatur in der Batterie ermöglichen. Dadurch können die Lebensdauer, die Energiedichte und die Kosten von Batterien positiv beeinflusst werden.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Boris Schilder

In Hochleistungselektronik entstehen hohe Wärmeströme, die in der Regel durch luftbasierte Kühlkonzepte abgeführt werden. Eine Luftkühlung hat jedoch die Nachteile, dass sie nur eine begrenzte Kühlleistung bietet, viel Platz benötigt, die Lüfter Energie verbrauchen und laut sein können.
Eine Verdampfungskühlung bietet höchste Wärmeübertragungsleistung und kann passiv und daher lautlos arbeiten.
Aktuelle verdampfungsbasierte Kühlkonzepte beruhen meist auf dem „Heatpipe“-Konzept. In Heatpipes wird häufig Wasser als Kühlmedium eingesetzt. Um Hochleistungselektronik auf akzeptable Temperaturen zu kühlen (z.B. 70 °C), sind niedrige Systemdrücke und damit eine aufwendige Evakuierung sowie ein dichtes, druckbeständiges System erforderlich. Das Medium wird daher in metallischen Rohren transportiert, die keine flexible Gestaltung des Fluidtransports erlauben.

Unser Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen Verdampfungskühlkonzeptes, bei dem ein synthetisches Kühlmedium verwendet wird, das über eine niedrige Siedetemperatur (ca. 50 °C) bei Umgebungsdruck verfügt. Dadurch kann das System bei Umgebungsdruck arbeiten und es sind keine druckbeständigen Wände erforderlich. Im Gegensatz zu einer Heatpipe wird nur in dem Verdampfer eine Kapillarstruktur benötigt, sodass normale Schläuche für den Fluidtransport genutzt werden können.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Boris Schilder, Justin Fey