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Thermomanagement von Lithium-Ionen Batterien

Temperatureinfluss, Alterung, Auslegung, Lösungen

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24.06.2021 – 24.06.2021

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Thermomanagement von Lithium-Ionen Batterien

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. 

Programm

Seminar Tag 1, 09:00 - 17:00 Uhr

09:00 Begrüßung

  • Vorstellung der Referenten
  • Überblick über Seminarinhalte und allgemeinen Ablauf

 

09:15 Grundlagen Lithium-Ionen Batterien

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

 

09:45 Temperatureinfluss auf die Leistungsfähigkeit

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

 

10:30 Kaffeepause

 

11:00 Temperatureinfluss auf die Stromverteilung in Batteriemodulen

  • Grundlagen zur Stromverteilung bei verschalteten Zellen
  • Stromverteilung bei Zellen mit Temperaturunterschieden (Simulation)
  • Auswirkung von Temperaturgradienten durch Kühlsystem

 

11:30 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

 

12:30 Gemeinsames Mittagessen

 

13:30 Thermische Batterieauslegung für einen elektrischen Antriebsstrang

  • Anforderungen, Performance, Safety, Durability
  • Typischer Aufbau eines EV-Batteriesystems
  • Unterscheide HEV <-> BEV

 

14:00 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

 

15:00 Kaffeepause

 

15:30 Besondere Herausforderungen für Antriebsbatterien

  • Schnellladefähige Batteriesysteme
  • EVs mit hohen Leistungen
  • Winterbetrieb
  • Haltbarkeit Batteriespeicher

 

16:10 Ausblick Entwicklungstrends in der Batterietechnik

  • Neue Batterietechnologien (z.B. Solid-State)
  • Leichtbau
  • Innovationen (Ableiterkühlung, Heatpipes, PCM, ...)

 

16:30 Zusammenfassung

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

 

Zielsetzung

Im Seminar erhalten die Teilnehmer erhalten 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. 

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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

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