Gestion thermique Solutions de gestion thermique sur mesure – Pour une efficacité et une durée de vie maximales des véhicules modernes
Fonctions des composants du point de vue de la gestion thermique
Batterie : La batterie est un composant qui ne doit fonctionner que dans une plage de température spécifique. Au-delà de +40 °C, sa durée de vie diminue, tandis qu’en dessous de -10 °C, son efficacité et ses performances chutent. De plus, la différence de température entre les cellules ne doit pas dépasser une certaine valeur, car cela réduit également leur durée de vie. La situation est d’autant plus complexe que les pics de charge à court terme, combinés à des courants élevés tels que la récupération et le boosting, entraînent un échauffement important des cellules.
Système CVC : Le système de chauffage/climatisation est un élément négligé dans de nombreux projets. Un bon confort intérieur n’est possible qu’avec des points de fonctionnement spécifiques, souvent à des températures différentes de celles des composants de gestion thermique. Une évaluation précise des performances est impossible, car l’être humain est très sensible aux températures et aux volumes d’air. Par exemple, il est conseillé de sélectionner la température d’échappement la plus élevée possible (jusqu’à 60 °C) pour le mode chauffage. Cependant, la température maximale de fonctionnement des batteries se situe généralement autour de 40 °C. Pour chauffer à 40 °C, il faudrait beaucoup plus d'air, ce qui peut avoir un impact significatif sur le niveau sonore.
Transmission électrique : Le moteur électrique, l'électronique de puissance et les composants électroniques de charge génèrent généralement de l'énergie thermique qui doit être dissipée pendant le trajet et la charge. On peut comparer ces composants au moteur à combustion comme source d'énergie. La protection contre la surchauffe doit également être prise en compte, notamment lors de la charge nocturne, par exemple.
Piles à combustible : Le processus au sein de la pile à combustible libère également de la chaleur qui doit être dissipée. Les niveaux de température correspondent à environ 80 °C et sont comparables à ceux d'un moteur à combustion.
-
Systemintegration
Ganzheitlicher Ansatz
-
Temperaturregelung
<1K Genauigkeit
-
Energiemodell
Frühe Simulation und Auslegung
-
Maximale Reichweite
Effiziente Wärmenutzung
Temperaturmanagement Wenn Theorie an grenzen stößt
In der Fahrzeugentwicklung zeigt sich häufig, dass sich Energieströme im realen Betrieb anders verhalten als theoretisch berechnet. Thermomanagement-Konzepte müssen daher angepasst oder neu ausgelegt werden. Diese Effekte berücksichtigen wir bereits in der Modellbildung: Auf Basis mathematischer Klima- und Simulationsmodellen bilden wir reale Lastfälle, Leistungsniveaus und Temperaturanforderungen frühzeitig ab.
Wärme für Innenraum, Batterie und Komponenten muss elektrisch erzeugt werden, was unter ungünstigen Bedingungen Reichweite oder Einsatzzeit deutlich reduzieren kann. Genau hier setzt unser Ansatz an.
Viele Komponenten. Ein Gesamtsystem Thermische Anforderungen
Moderne elektrische Fahrzeuge vereinen zahlreiche Komponenten mit sehr unterschiedlichen thermischen Anforderungen:
- Batterien benötigen ein enges Temperaturfenster. Hohe Temperaturen verkürzen die Lebensdauer, niedrige reduzieren Wirkungsgrad und Leistung; zudem ist die Temperaturdifferenz zwischen Zellen begrenzt.
- HVAC-Systeme stellen den Fahrkomfort sicher, arbeiten jedoch häufig auf anderen Temperaturniveaus als Batterie oder Leistungselektronik.
- E-Motoren und Leistungselektronik erzeugen sowohl im Fahr- als auch im Ladebetrieb kontinuierlich Wärme und benötigen einen zuverlässigen Überhitzungsschutz
- Brennstoffzellen erzeugen im Betrieb ebenfalls Wärme, die abgeführt werden muss.
Thermomanagement beschränkt sich dabei nicht auf das Kühlen einzelner Komponenten. Zusätzlich müssen Wärmequellen intelligent genutzt, Wärme erzeugt und gezielt verteilt werden. Dafür betrachten wir alle relevanten Strömungskanäle – Wasserkühlkreisläufe, Kältemittelkreisläufe sowie Luftströmungen und Konvektion – und integrieren je nach Anwendung Wärmepumpen, elektrische Zuheizer, Außenlufteinheiten oder thermische Speicher.
Diese verschiedenen Anforderungen führen wir in einem ganzheitlichen Thermomanagement zusammen.
Ganzheitliches Thermomanagement UNSER ANSATZ
Unser ganzheitliches Thermomanagement-Modell kann flexibel an unterschiedliche Fahrzeuge angepasst werden. Das patentierte System bindet jede Komponente entsprechend ihrem Leistungs- und Temperaturniveau in das System ein.
Eine zentrale Steuerelektronik koordiniert das Thermomanagement auf Basis modellbasierter Regelstrategien. Dabei werden Wärmebedarfe, Temperaturniveaus, Temperaturhomogenität und Regelgenauigkeit berücksichtigt, um Energie bedarfsgerecht zu verteilen und zusätzliche Komponenten wie Wärmepumpen oder elektrische Heizer gezielt einzubinden.
Modellbasierte Entwicklung MESSBARER MEHRWERT
Unsere Thermomanagement-Systeme lassen sich bereits in frühen Prototyp-Fahrzeugen integrieren. Während der Erprobung erfassen und analysieren wir Mess- und Modelldaten direkt
im Fahrzeug. Auf dieser Basis erstellen wir fundierte Kosten-Nutzen-Vergleiche und zeigen frühzeitig auf, welche Systemvernetzungen im späteren Serienfahrzeug sinnvoll sind.
Mit unseren Thermomanagement-Lösungen erreichen unsere Kunden:
• verlängerte Reichweite und Einsatzzeit
• effiziente Heiz-, Klima- und Komfortfunktionen
• erhöhte Lebensdauer von Batterie, Elektronik und Antrieb
• verbesserte Effizienz- und Emissionswerte
• Sonderfunktionen wie Vorkonditionierung oder Ladekühlung
Dabei behalten wir Kosten, Bauraum und technische Machbarkeit stets im Blick.
-
Analyse
reale Lastfälle, Temperaturanforderungen
-
Simulation
Wärme- & Energieströme
-
Integration
Wärmepumpe, Heiz- & Kühlsysteme
-
Optimierung
Reichweite, Effizienz, Bauteilschutz
Markus Reich
Responsable grands comptes
distribution
T +49 (0) 7352 / 929 130