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Thermomanagement von Lithium-Ionen-Batterien

Temperatureinfluss, Alterung, Auslegung, Lösungen

Thermomanagement von Lithium-Ionen-Batterien
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Thermomanagement von Lithium-Ionen-Batterien

Die Temperatur ist einer der größten Einflussfaktoren, wenn es um Leistungsfähigkeit, Haltbarkeit und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien geht. Das Seminar vermittelt Know-how für ein zuverlässiges, leistungsfähiges und sicheres Batteriesystem.

Folgende Themen werden im Seminar behandelt:

  • Lithium-Ionen-Batterien und der Einfluss der Temperatur auf die Leistungsfähigkeit
  • Einfluss der Temperatur auf die Stromverteilung in Batteriemodulen
  • Einflüsse der Temperatur auf die Alterung von Lithium-Ionen-Batterien
  • Batteriekühlung in Batteriesystemen für einen elektrischen Antriebsstrang
  • Thermische Herausforderungen für E-Fahrzeuge und Plug-in Fahrzeuge
  • Lösungen für das thermische Management von Lithium-Ionen-Batterien in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb (Elektro- und Hybridfahrzeug)
  • Entwicklungstrends in der Batterietechnik aus Sicht des Thermomanagements: neue Batterietechnologien und Innovationen bei Kühlkonzepten
  • Schnellladen und Kühlen

Zum Thema

In Fahrzeugen mit elektrischen Antriebssträngen (Elektromobilität) werden die Batteriesysteme (Lithiumbatterien) ganz unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt, je nachdem ob es sich um einen vollelektrischen oder einen hybriden Antriebsstrang handelt. Hinzu kommen herausfordernde Lastfälle, wie Schnellladung, forcierte Fahrweise, Winterbetrieb oder heiße Umgebungsbedingungen, Sicherheit). Um bei dem breiten Spektrum an Belastungssituationen dem Anwender immer ein zuverlässiges, leistungsfähiges und sicheres Batteriesystem bieten zu können, ist ein umfassendes Verständnis des Temperatureinflusses auf das Batterieverhalten essentiell. Zudem sind die Kenntnis von überzeugenden Lösungen für ein effektives und effizientes Thermomanagement im Fahrzeug von größter Bedeutung. Nur so lässt sich für die jeweilige Anwendung ein optimales Batteriesystem entwickeln. Das Thermomanagement (Kühlung und Heizung) hängt direkt von den spezifischen Eigenschaften der Zellen ab. Daher werden Trends in der Zelltechnologie und innovative Kühlkonzepte vorgestellt. 

Zielsetzung

Im Seminar erhalten die Teilnehmer einen umfassenden Einblick in die Grundlagen und Auswirkungen der Temperatur auf das Betriebsverhalten von Lithium-Ionen-Batterien. Sie lernen Ziele und Lösungen eines effektiven Thermomanagements von Antriebsbatterien kennen, um Leistungs- und Reichweitendefizite, vorzeitige Alterung und sicherheitskritische Zustände zuverlässig zu vermeiden.

Teilnehmerkreis

Das Seminar richtet sich an Entwickler von Fahrzeugen (Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug) und deren elektrischen Antriebssträngen und Batteriesystemen. Es richtet sich insbesondere an jene, die mit der thermischen Auslegung, Konstruktion und Absicherung von Lithium-Ionen Batteriesystemen betraut sind. Außerdem erhalten Mitarbeiter, die sich mit der Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien befassen, weitreichende Informationen und Grundlagen. 

Programm

Online-Seminar, 09:00 bis 17:00 Uhr

  • Begrüßung
    • Vorstellung der Referenten
    • Überblick über Seminarinhalte und allgemeinen Ablauf

  • Grundlagen Lithium-Ionen Batterien
    • Komponenten und Aufbau von Lithium-Ionen Batteriezellen
    • Elektrochemische Prozesse in Lithium-Ionen Batterien
    • Begriffsdefinitionen in der Batteriewelt

  • Temperatureinfluss auf die Leistungsfähigkeit
    • Nutzbare Kapazität
    • Veränderung verschiedener Widerstandanteile
    • Einfluss des Zelldesigns auf die Temperatursensitivität
    • Verlustleistungen: reversible und irreversible Wärme
    • Q&A-Runde

  • Temperatureinfluss auf die Stromverteilung in Batteriemodulen
    • Grundlagen zur Stromverteilung bei verschalteten Zellen
    • Stromverteilung bei Zellen mit Temperaturunterschieden (Simulation)
    • Auswirkung von Temperaturgradienten durch Kühlsystem

  • Alterung von Lithium-Ionen Batterien
    • Unterscheidung: kalendarische Alterung und Zyklenalterung
    • Dominierende Alterungsmechanismen bei Li-Ion Batterien
    • Temperatureinfluss auf kalendarische Alterungsprozesse
    • Temperatureinfluss auf Lade- und Entladebetrieb
    • Grundsätze für einen lebensdaueroptimierten Betrieb
    • Q&A-Runde

  • Thermische Batterieauslegung für einen elektrischen Antriebsstrang
    • Anforderungen, Performance, Safety, Durability
    • Typischer Aufbau eines EV-Batteriesystems
    • Unterscheide HEV <-> BEV

  • Lösungen für das thermische Management von Li-Ionen Batterien in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb
    • Passiv, Luft
    • Flüssigkeitskühlung, Wasser-Glykol oder Alternativen
    • Kältemittel
    • Aktive Aufheizung
    • Q&A-Runde

  • Besondere Herausforderungen für Antriebsbatterien
    • Schnellladefähige Batteriesysteme
    • EVs mit hohen Leistungen
    • Winterbetrieb
    • Haltbarkeit Batteriespeicher

  • Ausblick Entwicklungstrends in der Batterietechnik
    • Neue Batterietechnologien (z.B. Solid-State)
    • Leichtbau
    • Innovationen (Ableiterkühlung, Heatpipes, PCM, ...)

  • Zusammenfassung
    • Wichtige Take-Home-Messages
    • Abschließende Q&A- sowie Feedback-Runde


Weitere Informationen entnehmen Sie dem Flyer-Download oder besuchen Sie uns im Digitalen Campus

Weiterführende Links zu "Thermomanagement von Lithium-Ionen-Batterien"

Referenten

Dipl.-Ing. Alfred R. Jeckel

Mercedes-Benz AG, Sindelfingen

Alfred Jeckel ist seit vielen Jahren in der PKW-Entwicklung bei Mercedes tätig. Nach seinem Einstieg und Werdegang in der Entwicklung von HVAC-Anlagen und Motorkühlungen beschäftigt er sich seit ca. zehn Jahren mit der Entwicklung und Integration von Li-Ionen-Antriebsbatterien für Fahrzeuge. Aktuell ist er Manager im Produktsupport für Antriebsenergiespeicher und Sprecher des internen Arbeitskreises „Sicherheit bei Li Ionen Batterien“.

Dr.-Ing. Peter Keil

Battery Dynamics GmbH, Garching b. München

Hinweise

Ab dem 22.08.2022 entfällt bis auf Weiteres die 3G-Regel mit Nachweispflicht. Das durchgängige Tragen eines medizinischen Mund-Nasen-Schutzes ist jedoch weiterhin in allen öffentlichen Bereichen verpflichtend.

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