Abgeschlossene Innovationsprojekte 2012-2017

Nachhaltige elektrische Mobilität

Innovationsprojekt: Intelligenter Wärmetransport für effiziente Elektrofahrzeuge

Elektrofahrzeuge gewährleisten eine individuelle Mobilität unabhängig von fossilen Brennstoffen bei einem geringen CO2-Ausstoß. Derzeit hinkt ihre Leistungsfähigkeit jedoch gegen-über Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor noch stark hinterher, was beispielsweise in einer eingeschränkten Reichweite deutlich wird. Ein Grund hierfür ist die begrenzte Kapazität der Energiespeicher, deren Leistungsfähigkeit stark vom Temperaturniveau abhängt. Hinzu kommt ein hoher Energieverbrauch für das Standard-Thermomanagement des Fahrzeugs. Bei einigen Prozessabläufen, wie z.B. dem Betrieb des Motors, entstehen auf der anderen Seite erhebliche Mengen von Verlustwärme, die bisher energieverbrauchend über Kühlsysteme an die Umgebung abgegeben werden. Diese Verlustwärme kann für eine bedarfsgerechte und gezielte Temperierung z.B. der Speicherbatterie genutzt werden.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines selbstregulierenden Thermomanagementsystems für Elektrofahrzeuge. Das System soll sich situations- und bedarfsgerecht auf sich verändernde Wärmeüberschüsse und -bedarfe einstellen sowie die Wärmeströme entsprechend lenken und verteilen.

Dazu werden zunächst die Anforderungen an das Thermomanagementsystem ermittelt, wie beispielsweise der Temperierungsbedarf und die entstehende Verlustwärme. Darauf aufbauend werden Konzepte für neuartige Wärmerohre, sogenannte Loop Heat Pipes, entwickelt. In diesen wird die Verlustwärme durch Verdampfen eines Mediums ohne zusätzliche elektrische Pumpen eigenständig transportiert. Anschließend wird eine intelligente Steuerung konzipiert, die die einzelnen Wärmerohre miteinander vernetzt und eine bedarfsgerechte Verteilung der Wärme an die zu temperierende Stelle im Fahrzeug gewährleistet. Für die Systemauslegung wird ein Simulationsmodell der Funktionsweise der Wärmerohre und deren Steuerung entwickelt. Dabei wird auf Ergebnisse aus den Querschnittsprojekten Intelligente Vernetzung und Energieeffizienz zurückgegriffen. Abschließend wird das System anhand von Demonstratoren unter Realbedingungen getestet und in ein Elektrofahrzeug integriert.

Mit dem Innovationsprojekt werden die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Elektrofahrzeugen erhöht. Angestrebt wird eine Steigerung der Energieeffizienz in Höhe von 4%. Dadurch kann ein weiterer Beitrag zur Etablierung der Elektromobilität geleistet werden, zumal eine Reduzierung der Kosten des Thermomanagements im Fahrzeug in Höhe von 20% erwartet wird. Die Ansätze sind auf weitere Anwendungsgebiete übertragbar, wie z.B. die Kühlung der Leistungselektronik in Industriemaschinen und im Personennahverkehr.

Projektlaufzeit
01. Juli 2014 - 30. Juni 2017