Abschlussarbeiten und Stellenausschreibungen

Wärmeabfuhr in Akkumulatoren für E-Mobilitätsanwendungen

Abbildung 1: 3D-CAD-Modell Prüfstand mit Kühlerplatte als Schnittdarstellung
Die Grafik zeigt das 3D-CAD-Modell des Prüfaufbaus mit der Kühlerplatte als Schnittdarstellung.

Während des Betriebs eines Elektromobils entsteht im Akkumulator Abwärme, die zu einer Temperaturerhöhung führt. Hohe Temperaturen zerstören die Batteriezellen irreparabel. Es werden Wärmeleitpasten zwischen Batteriemodul und Kühlplatte eingesetzt, um die Wärmeabfuhr zu verbessern. Die Pasten sind während der Betriebsdauer thermischen und vor allem mechanisch-dynamischen Belastungen ausgesetzt. Vibrationen, Stöße und Wärmeausdehnungen können den Kontakt zwischen Akkumulator, Gehäuse und Wärmeleitpaste verschlechtern und den Wärmeübergang mindern. Das Verhalten der Wärmeleitpasten unter Belastung soll untersucht werden, sodass eine Pastenauswahl möglich wird. Hierzu dient der in Abbildung 1 dargestellte Prüfaufbau.

Abbildung 2: Temperaturverlauf des Prüfstands während der Messung, Temperatur in Grad Celsius
Diese Grafik zeigt den Temperaturverlauf des Prüfstands während der Messung in Grad Celsius.

Mit diesem Aufbau können die im Betrieb herrschenden Belastungen nachgestellt werden. Wärmeleitpaste wird auf die in Abbildung 1 zu sehenden Kühlrippen aufgetragen. Ober- und Unterseite auf eine konstante Temperatur erwärmt (vergleiche FEM-Simulation, Abbildung 2). Aufgrund des entstehenden Temperaturgradienten bildet sich ein Wärmestrom durch den Prüfaufbau. Je höher die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpasten, desto höher der entstehende Wärmestrom. Ändert sich die Wärmeleitfähigkeit unter Belastung, kann dies erkannt werden.