Prof. Dr.-Ing. Schilder von der Frankfurt UAS

Über brennende Elektroautos berichten Medien immer wieder. Angesichts des heißen Sommers steht die Frage im Raum, ob E-Autos bei diesen Rekordtemperaturen in Flammen aufgehen könnten.

Dies ist Anlass für Prof. Dr.-Ing. Boris Schilder, Professor für Thermodynamik und Strömungslehre an der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS), mit einigen Fakten das vermeintlich heiße Thema etwas abzukühlen.

„Lithium-Ionen-Batteriezellen, die Standard sind bei aktuellen Elektroautos, sollten in einem Temperaturfenster von ca. 15 bis 35 Grad betrieben und gelagert werden. Bei niedrigeren Temperaturen sinkt die Leistung, und der elektrische Widerstand der Batterie steigt an. Dadurch verringert sich die Reichweite des Elektroautos. Bei Temperaturen oberhalb von 35 Grad reduziert sich dagegen die Lebensdauer von Batterien. Thermomanagement-Systeme, die kühlen und häufig auch heizen können, sorgen in Elektroautos dafür, dass die Batterietemperatur im oben genannten Temperaturfenster gehalten wird“, erläutert der Wissenschaftler, der selbst solche Thermomanagement-Systeme für die Autoindustrie entwickelt hat. „Sicherheitskritisch werden erst Batterietemperaturen im Bereich ab ca. 130 Grad. Bei diesen Temperaturen können Kurzschlüsse und/oder chemische Reaktionen auftreten und Brände ausgelöst werden.“

Elektroautos geraten laut Schilder trotz sehr hoher Außentemperaturen nicht in Brand. Die Gründe dafür sind:

  1. Das Thermomanagement-System sorgt dafür, dass die Batterietemperatur im oben genannten Bereich bleibt. Bei einigen Herstellern arbeitet das System auch bei geparkten Fahrzeugen, hauptsächlich, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern.

  2. Selbst wenn kein Thermomanagement-System die Batterie kühlt, weil entweder keines vorhanden ist oder es versagt, sorgt eine Temperaturüberwachung dafür, dass die sich im Betrieb befindende Batterie abgeschaltet wird und zwar lange, bevor sicherheitskritische Temperaturen erreicht werden.

  3. Ist das E-Auto geparkt, befindet sich die Batterie nicht im Betrieb und generiert auch keine Abwärme. Selbst bei sehr hohen Außentemperaturen, Sonneneinstrahlung und ohne aktives Thermomanagement werden innerhalb der Batterie keine sicherheitskritischen Temperaturen von mehr als 130 Grad erreicht.

„Elektrofahrzeuge sind relativ sicher, und ich halte einen Brand bei einem Fahrzeug mit konventionellem Antrieb mit Verbrennungsmotor für wahrscheinlicher. Aufgrund der Neuheit der Technologie stehen Elektrofahrzeuge jedoch stärker im Fokus der Berichterstattung, und einzelne Unfälle fallen daher stärker auf“, nimmt Schilder an. „In der Regel werden diese Brände jedoch durch Unfälle, fehlerhafte Batteriezellen, Elektronik- oder Software-Fehler verursacht und nicht durch hohe Außentemperaturen.“

Auch wenn durch hohe Umgebungstemperaturen die Sicherheit nicht beeinträchtigt wird, reduzieren sie die Batterielebensdauer und die Reichweite des Elektroautos. Der Energieverbrauch des Thermomanagement-Systems und insbesondere der Klimaanlage kann die Reichweite des Elektroautos bei Umgebungstemperaturen von 40 Grad gegenüber moderaten Temperaturen von 20 Grad im Extremfall um bis zu ca. 50 Prozent reduzieren. Leistungslimitierungen aufgrund hoher Umgebungstemperaturen sind dagegen nicht die Regel, können aber bei Elektroautos auftreten, die über ein unzureichendes Thermomanagement-System verfügen.

Zur Person:

Prof. Dr.-Ing. Boris Schilder ist Professor für Thermodynamik und Strömungslehre an der Frankfurt University of Applied Sciences. Einer seiner Arbeitsschwerpunkte ist das Thermomanagement von Fahrzeugen, Batterien, Brennstoffzellen und Elektronik. Vor seinem Ruf an die Frankfurt UAS war Schilder beim Autohersteller Opel u.a. für die Entwicklung von Thermomanagement-Systemen für Batterien von Elektroautos zuständig.

Quelle: Frankfurt University of Applied Sciences

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