Die zunehmende Popularität und Akzeptanz von Elektrofahrzeugen kann nicht einfach in Worte gefasst werden; man muss sich die daten anschauen. Eine vom International Council on Clean Transportation (ICCT) im Jahr 2017 durchgeführte Studie ergab, dass der weltweite jährliche Absatz von Elektrofahrzeugen nahezu exponentiell zunimmt.¹

Bis Ende 2020 fuhren mehr als 10 Millionen Elektroautos auf den Straßen der Welt.²

Elektrofahrzeuge sind für Käufer aus vielen Gründen attraktiv: Sie erzeugen weniger Emissionen, können zu deutlich geringeren Kosten betrieben werden und bieten im Vergleich zu benzinbetriebenen Autos langfristig bessere Perspektiven.^3-5

Eine der größten Herausforderungen, um mehr Menschen dazu zu bringen, auf Elektrofahrzeuge umzusteigen, war jedoch lange Zeit die begrenzte Reichweite, die sie mit einer einzigen Ladung zurücklegen können.⁶ Diese Hürde wird jedoch stetig überwunden.

Inkrementelle Verbesserungen in der Batterietechnologie nehmen zu, und die maximale Reichweite von Elektrofahrzeugen wird mit jedem Fortschritt erweitert, wodurch der Besitz von Elektrofahrzeugen zu einer praktikableren Option für eine zukünftige Generation von Fahrern wird.

Die Bedeutung von Kühlsystemen in Elektrofahrzeugen

Versuche zur Verbesserung der Batteriekapazität können jedoch gewisse Herausforderungen darstellen. Die Hauptfrage betrifft die Kühlung. Batterien erzeugen beim Laden und Entladen Wärme. Je mehr Energie also eine Batterie speichert und je schneller sie lädt oder entlädt, desto mehr Wärme erzeugt sie tendenziell.

Vollelektrische Fahrzeuge sind mit einem Kühlsystem ausgestattet, das bestimmte Temperaturgrenzen in der Leistungselektronik und den Batteriepaketen des Fahrzeugs einhält. Die Hauptaufgabe des Kühlsystems besteht darin sicherzustellen, dass die Batterietemperatur innerhalb sicherer Betriebsgrenzen bleibt.

Wenn die Temperatur des Lithium-Ionen-Akkus in einer bestimmten Zelle zu hoch wird, kann dies eine Kettenreaktion hervorrufen, die als thermisches Durchgehen bekannt ist und bei der der gesamte Akku eine katastrophale exotherme Zersetzung erfährt.⁷

Das Verhindern von Überhitzung und thermischem Durchgehen ist natürlich entscheidend. Die meisten Kühlsysteme für Elektrofahrzeuge zielen darauf ab, die Batteriepakete die meiste Zeit auf ihrer optimalen Betriebstemperatur zu halten.

In der Regel bedeutet dies eine nahezu gleichmäßige Temperaturverteilung im Bereich von 15 – 35 °C.⁸ Wenn die Temperaturen innerhalb des Akkus erheblich schwanken oder außerhalb dieses bestimmten Bereichs liegen, können die Ladezeiten und die Effizienz negativ beeinflusst werden, was zu einer Verringerung der Lebensdauer des Akkus führt.

EV-Kühltechnologien

Elektrofahrzeuge verwenden verschiedene Kühltechnologien, um die Temperatur von Energiesystemen zu steuern: Luft-, Kühlrippen- und Flüssigkeitskühlung.

Die Lamellenkühlung ist ein einfacher und wirtschaftlicher passiver Kühlmechanismus, der sich in der Welt der Elektronik als erfolgreich erwiesen hat.

Durch den Aufbau energieintensiver Komponenten mit Rippen und Rippen im Gegensatz zu flachen Flächen wird effektiv ihre Oberfläche vergrößert, wodurch die Geschwindigkeit verbessert wird, mit der sie Wärme an ihre Umgebung abgeben können.

Flossen haben jedoch eine begrenzte Anwendung in Elektrofahrzeugen, da sie das Gewicht von Antriebssystemen erheblich erhöhen können.

Luftkühlung, die Zirkulation relativ kühler Luft über die Oberfläche eines heißen Objekts, ist eine weitere vergleichsweise einfache Technologie, da sie es schneller abkühlt.

Luftkühlung ist in der Regel kostengünstig und wurde in einigen Elektroautomodellen (einschließlich früher Modelle des Nissan Leaf) eingesetzt. Dieses System kann jedoch relativ energieintensiv sein, und Autos, die auf Luftkühlung angewiesen sind, können bei heißem Wetter Probleme bekommen.⁸

Flüssigkeitskühlung ist die effizienteste Art, Batterien und Antriebssysteme in Elektrofahrzeugen zu temperieren.

Das Leiten von flüssigem Kühlmittel durch Energiesysteme erleichtert eine effektive Wärmeabfuhr und ist zwar vergleichsweise teuer und komplex, bietet jedoch eine präzisere Temperaturregelung von elektronischen Systemen und Batteriepaketen in Elektrofahrzeugen.

Da die Hersteller immer mehr Batteriepakete mit höherer Kapazität in Elektrofahrzeuge einbauen, steigen auch die Anforderungen, denen diese Kühlsysteme standhalten müssen.

Flüssigkeitskühlsysteme werden mit steigenden Laderaten und Batteriekapazitäten immer wichtiger und komplexer.^9,10 Flüssigkeitskühlsysteme in heutigen Elektrofahrzeugen können eine Unterteilung des Kühlsystems in mehrere Kreisläufe und einen Wärmeaustausch zwischen Batteriekühlmittel und Kältemittel der Klimaanlage erfordern.

Die Rolle von Drucksensoren in EV-Kühlsystemen

Der Druck ist ein Schlüsselparameter im Flüssigkeitskühlsystem eines Elektrofahrzeugs. Drucksensoren sind wichtige Komponenten sowohl für die Rückmeldung zur Regelung und Optimierung des Kühlsystems als auch für die Erkennung von Druckverlusten, die auf ein Leck hindeuten könnten.

Da Flüssigkeitskühlsysteme immer komplexer werden, ist die Nachfrage nach genauen und robusten Drucksensoren für EV-Kühlsysteme heute größer als je zuvor.

Merit Sensor Systems entwickelt und fertigt eine breite Palette von Hochleistungs-Drucksensoren, die für anspruchsvolle EV-Anwendungen geeignet sind. Die Sensoren der TR-Serie wurden entwickelt, um präzise Druckmessungen in rauen Medien wie Gasen, Ölen und Kältemitteln zu ermöglichen.

Die Drucksensoren der TR-Serie verfügen über einen hermetisch abgedichteten Chip, der Druckmessungen von der Rückseite vornehmen kann, wo das Medium nur mit dem Keramiksubstrat, dem Glas und dem eutektischen Gold-Zinn-Lot in Kontakt kommt.

Die Sensoren der TR-Serie bieten auch eine genaue, zuverlässige und robuste Druckmessung in komplexen EV-Flüssigkeitssystemanwendungen und sind für Temperaturen von -40 °C bis 150 °C ausgelegt.

Sensoren der Serie TVC wurden für die Messung mittlerer bis hoher Drücke in Kältemittelgasen bis 2,000 kPa optimiert.

Die Montage des Siliziumchip-Sensorelements oben auf einem keramischen Druckanschluss bedeutet, dass die TVC-Sensoren in der Lage sind, den Rückseitendruck zu messen, während sie das Medium von der internen Elektronik trennen, und bieten zuverlässige und robuste Druckmessungen (Berstdruck 5x) über eine längere Lebensdauer. auch in harten Medien.

Mit einfacher Abdichtung und elektrischen Anschlüssen wurden die Drucksensoren der TR- und TVC-Serien für die nahtlose Integration in komplexe Fluidsystemleitungen und Schnellkupplungen entwickelt, dank zuverlässiger Flächen- und Radialdichtung.

Um mehr zu erfahren, wenden Sie sich an Merit Sensor Systems und finden Sie heraus, wie seine Drucksensoren eine Reihe unvergleichlicher Vorteile in EV-Systemen bieten.

Referenzen

1. Lutsey, N. & Nicholas, M. Update zu den Kosten für Elektrofahrzeuge in den Vereinigten Staaten bis 2030. (2019).
2. Global EV Outlook 2021 – Analyse. IEA https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2021.
3. Wie grün sind Elektroautos? | Umwelt | Der Wächter.
4. Betriebskosten von Elektrofahrzeugen: Wie viel es kostet, ein Elektroauto zu kaufen und zu betreiben | OVO Energie. https://www.ovoenergy.com/guides/energy-guides/how-much-does-it-cost-to-charge-and-run-an-electric-car.html, https://www.ovoenergy.com/guides/energy-guides/how-much-does-it-cost-to-charge-and-run-an-electric-car.html.
5. Wie lange dauert es, bis uns die fossilen Brennstoffe ausgehen? Unsere Welt in Daten https://ourworldindata.org/how-long-before-we-run-out-of-fossil-fuels.
6. Die wahren Hindernisse für die Einführung von Elektrofahrzeugen. MIT Sloan https://mitsloan.mit.edu/ideas-made-to-matter/real-barriers-to-electric-vehicle-adoption.
7. Feng, X., Ren, D., He, X. & Ouyang, M. Minderung des thermischen Durchgehens von Lithium-Ionen-Batterien. joule 4, 743-770 (2020).
8. Chen, D., Jiang, J., Kim, G.-H., Yang, C. & Pesaran, A. Vergleich verschiedener Kühlmethoden für Lithium-Ionen-Batteriezellen. Angewandte Wärmetechnik 94, 846-854 (2016).

10. Design von direkten und indirekten Flüssigkeitskühlsystemen für Hochleistungs-Lithium-Ionen-Akkupacks mit hoher Kapazität auf JSTOR. https://www.jstor.org/stable/26169002.

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