So funktioniert optimales Thermomanagement für Elektrofahrzeuge
Unter Thermomanagement versteht man die Steuerung von Wärmeströmen im Fahrzeug. Das Thermomanagement hat die Aufgabe, Komponenten im jeweils optimalen Temperaturbereich zu betreiben und angenehme Temperaturen für die Insassen in der Kabine zu erzeugen.
Ein Thermomanagementsystem im Elektrofahrzeug ist in der Regel komplexer als in herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. So muss die eAchse stets gekühlt werden, während die Batterie situationsbedingt entweder gekühlt oder beheizt werden muss. Darüber hinaus steht zum Heizen der Kabine keine Abwärme eines Verbrennungsmotors mehr zur Verfügung, so dass hierfür energieeffiziente Maßnahmen, z.B. eine Wärmepumpe, eingesetzt werden.
Für den Transport der Wärme im Fahrzeug und für das Bereitstellen der benötigten Temperaturen müssen Kältekreislauf und Kühlkreislauf optimal zusammenspielen. Die Verschaltung der beiden Kreisläufe ändert sich je nach Heiz- bzw. Kühlbedarf. Es ergeben sich daraus verschiedene Betriebsmodi.
Im Kühlkreislauf wird Kühlwasser von einer Pumpe umgewälzt. Das Kühlwasser transportiert Wärme von dort, wo sie erzeugt wird, zu der Stelle im Fahrzeug, wo sie benötigt wird.
Durch die hohe spezifische Wärmekapazität kann das Kühlwasser auf sehr kleinem Raum viel Wärme aufnehmen, was beispielsweise für die effektive Kühlung der eAchse oder der Batterie notwendig ist.
Im Kältekreislauf zirkuliert ein Kältemittel, das sowohl flüssig als auch gasförmig sein kann. Durch die Verdampfung (Übergang von flüssig in gasförmig) des Kältemittels wird eine Kälteleistung erzeugt, die eine Kühlung auch unterhalb der Umgebungstemperatur ermöglicht. Dieses bekannte Prinzip zur Klimatisierung der Kabine im Sommer wird auch verwendet, um die Batterie bei sehr hohen Außentemperaturen zu kühlen.
Die bei der Kondensation (Übergang von gasförmig in flüssig) freiwerdende Wärme kann darüber hinaus im Winter zum Heizen der Kabine verwendet werden. Angetrieben wird der Kältekreislauf von einem elektrischen Klimakompressor, der das Kältemittel auf den gewünschten Druck verdichtet, so dass Verdampfung und Kondensation bei der jeweils gewünschten Temperatur stattfinden.
