Akkupack-Heizung bei niedrigen Temperaturen: Zuverlässiger Kaltstart bei −40°C mit geschichteten Heizelementen

Hintergrund des Kunden

Der Kunde ist ein Hersteller von New Energy Vehicles (NEVs), dessen Kernphilosophie auf einer vollständigen internen F&E basiert. Seine Geschäftstätigkeit erstreckt sich über die gesamte technologische Kette des Fahrzeugs, einschließlich Chips, elektrischer Antriebssysteme, Batterien, Fahrwerk, intelligenter Fahrsysteme und Cockpit-Systeme, was ihm eine hohe vertikale Integration verleiht.

Bis 2025 hat das Unternehmen kumulativ mehr als 320.000 Fahrzeuge ausgeliefert und die Produktion seines 1-millionsten Neufahrzeugs vollendet. Der Sprung von 500.000 auf 1 Million Einheiten wurde in nur 343 Tagen erreicht, was das Unternehmen zu einer der am schnellsten wachsenden aufstrebenden NEV-Marken macht.

Das Produktportfolio umfasst Limousinen, SUVs und MPVs in verschiedenen Segmenten. Durch Joint Ventures und lokalisierte Produktionsmodelle hat das Unternehmen nach Europa, Südamerika, in den asiatisch-pazifischen Raum, den Nahen Osten und Afrika expandiert. Für 2026 ist der weitere Eintritt in den mexikanischen Markt geplant, wobei das globale Lieferkettensystem kontinuierlich ausgebaut und verbessert wird.

Herausforderungen des Projekts

Während der Entwicklung des Akkupacks stand der Kunde vor den folgenden zentralen Herausforderungen:

• Starker Leistungsabfall bei niedrigen Temperaturen: Bei -18°C sinkt die Ausgangsleistung der Batterie auf ca. 40 %, was die Startleistung des Fahrzeugs und die Reichweite erheblich beeinträchtigt.
• Ungleichmäßige Wärmeverteilung: Herkömmliche Heizstrukturen erzeugen große lokale Temperaturunterschiede, die die Konsistenz und Lebensdauer der Zellen beeinträchtigen.
• Begrenzter Bauraum: Das kompakte interne Layout des Akkupacks stellt höhere Anforderungen an die Dicke und Flexibilität der Heizelemente.
• Hohe Anforderungen an Montage und Zuverlässigkeit: Die Lösung muss gleichzeitig Vibrationsfestigkeit, elektrische Isolierung und langfristige Stabilität im Außeneinsatz gewährleisten.

Lösung

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, bietet Ziitek eine geschichtete Wärmemanagement-Lösung für Akkupacks.

Niedertemperatur-Heizlösung (Silikon-Heizmatte)

Verwendung der Kheat SP-Serie Silikon-Heizmatten:

• Einseitiges CR-Schaumstoff-Isolationsdesign zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades
• Anpassbare Form und Dicke (≥1,5 mm)
• Bietet Dämpfungs- und Schwingungsdämpfungsfunktionen
• Kann Temperaturregelung, NTC-Sensoren und Wärmeschutzsysteme integrieren

Vorteile: Geeignet für komplexe Akkupack-Strukturen, ermöglicht stabile Erwärmung und strukturelle Anpassungsfähigkeit.

Leistungsstarke flexible Heizlösung (PI-Heizelement)

Verwendung von PI-Folienheizelementen:

• Betriebstemperaturbereich: -60 °C bis 250 °C
• Leistungsdichte: 1–2 W/cm²
• Ermöglicht zonenweise und präzise Heizungssteuerung
• Ultradünne Struktur (0,2–0,5 mm), geeignet für Designs mit begrenztem Platzangebot
• Unterstützt die Integration mit NTC, Thermoelementen und Temperaturregelungsmodulen

Vorteile: Liefert eine sehr gleichmäßige Erwärmung und schnelle thermische Reaktion.

Wärmeleitmaterial-Lösung (TIF100-Serie)

Kombiniert mit Wärmeleitmaterialien der TIF100-Serie:

• Wärmeleitfähigkeit: 1–5 W/m·K
• Niederdruckleistung mit hoher Anpassungsfähigkeit
• Füllt effektiv Luftspalte zwischen Zellen und Strukturbauteilen
• Verbessert die gesamte Wärmeübertragungseffizienz

Validierung & Ergebnisse

Nach der Systemoptimierung wurde die Gesamtleistung des Wärmemanagements erheblich verbessert:

• Deutlich verbesserte Startleistung der Zellen bei niedrigen Temperaturen
• Verbesserte Temperaturgleichmäßigkeit im gesamten Akkupack
• Verbesserte Heizeffizienz (reduzierter Wärmeverlust)
• Erhöhte strukturelle Zuverlässigkeit (bessere Vibrationsfestigkeit und Langzeitstabilität)
• Erfüllt die vollen Betriebsbedingungen von -40 °C bis 85 °C

Zeitplan der Zusammenarbeit

• Q1 2024: Projektstart
• Q1 2024: Mustervalidierung
• Q2 2025: Tests des Gesamtpakets bestanden
• Q3 2025: Serienlieferung
• Q4 2025: Markteinführung des Serienmodells

Typische Anwendungen

• Leistungsakkupacks für Personenkraftwagen
• Niedertemperatur-Vorwärmsysteme
• Thermische Kompensationsmodule für Batterien
• Wärmemanagementsysteme für Hochvolt-Plattformfahrzeuge