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Entwicklung einer neuartigen Wärmeleitstruktur auf Kohlenstoffbasis zur optimierten Entwärmung von Energiespeichern von Serien-Elektrofahrzeugen und Aufbau eines modularen Wärmeverteilungsprüfstands

 
: Abdullah, Rawel
: Mayer, Bernd; Rütters, Martin; Eppmann, Mathis

Bremen, 2021, 118 S.
Bremen, Univ., Master Thesis, 2021
Deutsch
Master Thesis
Fraunhofer IFAM ()

Abstract
In der vorliegenden Arbeit wird eine neuartige Wärmeleitstruktur auf Basis von Blähgraphit für die optimierte Entwärmung von Energiespeichern in Serien-Elektrofahrzeugen entwickelt. Mithilfe von Blähgraphit-Probekörpern in Plattenform wurden charakteristische thermische und mechanische Materialeigenschaften untersucht. Zur Verbesserung der Handhabungsfestigkeit und der Korrosionsbeständigkeit von Blähgraphit-Platten wurden die Modifikationen Armierung und Polymerinfiltration in Prüfkörper eingebracht. Des Weiteren wurde der Einfluss der Modifikation auf das Materialverhalten ermittelt und hinsichtlich der Anforderung an thermische Interface Materialien im Automotive-Bereich bewertet. Zum Nachweis der homogenen thermischen Eigenschaften über die reale Baugröße eines Energiespeichers in Serien-Elektrofahrzeugen wurde ein neuer Prüfstand für die Untersuchung der Temperaturverteilung entwickelt und in Betrieb genommen. Die gewonnenen Erkenntnisse zeigten, dass die thermischen Eigenschaften von modifizierten und unmodifizierten Blähgraphit-Platten gängigen Gapfillern gleichgestellt sind, bzw. bei Berücksichtigung des Gewichts überlegen sind. Weiterhin hat sich der Bedarf an Optimierungen der mechanischen Eigenschaften aufgetan, um den Anforderungen für den Einsatz in Elektrofahrzeugen gerecht zu werden.

 

In the present work, a new type of heat-conducting structure, based on expanded graphite, is developed for optimized heat dissipation from batteries in series-built electric vehicles. Characteristic thermal and mechanical material properties were investigated using expanded graphite specimens in plate form. To improve the handling strength and corrosion resistance of expanded graphite plates, the modifications reinforcement and polymer infiltration were integrated into test specimens. Furthermore, the influence of the modification on the material behavior was determined and evaluated based on the requirements for thermal interface materials in the automotive sector. In order to verify the homogeneous thermal properties over the real size of batteries from series-built electric vehicles, a new test rig for investigating the temperature distribution was developed and put into operation. The findings showed that the thermal properties of modified and unmodified expanded graphite plates are on a level with common gap fillers, or are superior when weight is taken into account. Furthermore, the need for optimization of the mechanical properties has emerged in order to meet the requirements for use in electric vehicles.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-635375.html