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09-10 Thermomanagement Flashcards

1
Q

Was ist Wärmeleitung?

A

Ein grundlegender Mechanismus der Wärmeübertragung, der durch das Fouriersche Gesetz beschrieben wird.

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2
Q

Welche Faktoren beeinflussen die Wärmeleitung?

A
  • Thermische Leitfähigkeit
  • Querschnittsfläche
  • Temperaturgradient
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3
Q

Was beschreibt das Newtonsche Gesetz der Konvektion?

A

Den Wärmestrom als Produkt des Wärmeübergangskoeffizienten (HTC) und der Temperaturdifferenz.

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4
Q

Welche Arten der Konvektion gibt es?

A
  • Natürliche Konvektion
  • Erzwungene Konvektion
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5
Q

Was ist Wärmestrahlung?

A

Elektromagnetische Strahlung, die von allen Körpern emittiert wird und durch das Stefan-Boltzmann-Gesetz beschrieben wird.

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6
Q

Welche Speichermechanismen für Wärme gibt es?

A
  • Sensible Wärmespeicherung (ohne Phasen Wechsel)
  • Latente Wärmespeicherung (mit Phasen Wechsel)
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7
Q

Was ist die Biot-Zahl?

A

Eine dimensionslose Kennzahl, die das Verhältnis zwischen Wärmeübergang und Wärmeleitung beschreibt.

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8
Q

Was beschreibt die Reynolds-Zahl?

A

Das Verhältnis von Trägheits- zu viskosen Kräften in einem Fluid, um zwischen laminarer und turbulenter Strömung zu unterscheiden.

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9
Q

Was ist die Nusselt-Zahl?

A

Eine dimensionslose Kennzahl, die das Verhältnis von konvektiver zu konduktiver Wärmeübertragung beschreibt.

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10
Q

Warum ist ein Thermomanagementsystem in Fahrzeugen wichtig?

A

Es sorgt für die optimale Temperatur von Komponenten wie Antriebsstrang, Batterie und Leistungselektronik.

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11
Q

Welche Arten von Wärmeübertragern gibt es?

A
  • Gleichstrom-Wärmeübertrager
  • Gegenstrom-Wärmeübertrager
  • Kreuzstrom-Wärmeübertrager
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12
Q

Wie funktioniert ein HV PTC Heizer?

A

Nutzt den positiven Temperaturkoeffizienten von Halbleitermaterialien zur effizienten Erzeugung von Wärme.

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13
Q

Welche Aufgabe hat ein Expansionsventil in Kälte- und Klimaanlagen?

A

Reguliert den Gasstrom und den Druckgradienten, um die optimale Kälteleistung zu gewährleisten.

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14
Q

Was sind Heatpipes und wie funktionieren sie?

A

Rohrförmige Wärmeübertrager, die Wärme durch Verdampfung und Kondensation eines Mediums transportieren.

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15
Q

Wie funktioniert ein Kältekreislauf?

A
  • Verdichtung des Kältemittels
  • Wärmeabgabe im Kondensator
  • Expansion im Expansionsventil
  • Wärmeaufnahme im Verdampfer
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16
Q

Was ist die Leistungszahl (COP) eines Kältekreislaufs?

A

Das Verhältnis von abgeführter Wärmeleistung zur aufgenommenen elektrischen Leistung.

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17
Q

Was ist der Unterschied zwischen direkter und indirekter Wärmepumpe?

A

Direkte Wärmepumpen nutzen Luft-Kältemittel-Wärmeaustausch, indirekte nutzen Kühlmittel-Kältemittel-Wärmeaustausch.

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18
Q

Welche Hauptziele verfolgt die Fahrzeugklimatisierung?

A
  • Energieeffizienz
  • Sicherheit
  • Komfort
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19
Q

Welche Einflussgrößen gibt es auf den Klimakomfort in Fahrzeugen?

A
  • Physiologische Einflussgrößen (z. B. Alter, Geschlecht)
  • Intermediäre Faktoren (z. B. Bekleidung, Aktivität)
  • Physische Faktoren (z. B. Innenraumlufttemperatur, Luftfeuchtigkeit)
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20
Q

Welche Technologien gibt es zur energieeffizienten Beheizung von Fahrzeugen?

A
  • Beheizte Oberflächen
  • Peltier-Elemente
  • Integrierte Wärmepumpensysteme
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21
Q

Warum ist das Thermomanagement bei Elektromotoren wichtig?

A

Es gewährleistet die Effizienz, Langlebigkeit und Sicherheit der Motoren, indem es Überhitzung verhindert und die Temperatur gleichmäßig verteilt.

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22
Q

Welche Isolationsklassen gibt es bei Elektromotoren?

A

Die Isolationsklassen reichen von A bis H, wobei jede Klasse eine maximale Wicklungstemperatur definiert.

23
Q

Welche Temperaturgrenzen haben Neodym-Permanentmagnete?

A

Zwischen 70 und 140°C, abhängig von den B-H-Eigenschaften.

24
Q

Welche Hauptmethoden der Motorkühlung gibt es?

A
  • Passive Kühlung: Kühlrippen und Gehäusekonvektion
  • Aktive Kühlung: Wassermantelkühlung, Hohldrähte, integrierte Kühlkanäle
25
**Wie funktioniert die Wassermantelkühlung?**
Ein Wassermantel umströmt den Stator und führt die Abwärme effizient ab. Spiralförmige oder meanderförmige Kanäle optimieren den Kühlmittelfluss.
26
**Was ist die integrierte Slot-Kühlung?**
Kühlleitungen werden in den Statorzwischenraum integriert, wodurch die Wicklungen direkt gekühlt werden.
27
**Was ist die Capcooltech-Technologie?**
Hohldrähte in der Spulenwicklung werden mit Kühlmedium durchströmt, was die Wärme direkt am Ort der Entstehung abführt.
28
**Wie funktioniert die gekoppelte Ölmantel- und Ölnebel-Kühlung?**
Getriebeöl wird als Kühlmedium genutzt. Der Stator wird über einen Kühlkanal gekühlt, der Rotor durch Ölnebel aus der Rotorhohlwelle.
29
**Welche Vorteile bietet die Boiloff-Kühlung?**
Das flüssige Kühlmedium verdampft bei Kontakt mit den Batteriezellen und führt Wärme effektiv ab.
30
**Wie wird das Thermomanagement der Leistungselektronik realisiert?**
Durch Kühlplatten, Rippenstrukturen, Mikrokanäle und Prallstrahlkühlung, abhängig von der Leistungsdichte.
31
**Welche Halbleitermaterialien werden für Leistungselektronik verwendet?**
* Silicium (Si): Bandabstand 1,12 eV, 150°C * Siliciumkarbid (SiC): Bandabstand 3,03 eV, 300°C * Galliumnitrid (GaN): Bandabstand 3,37 eV, 400°C
32
**Welche Kühlmethoden gibt es bei der Ladeinfrastruktur?**
* Passive Luftkühlung * Aktive Luftkühlung * Flüssigkühlung * Subcooled Flow Boiling
33
**Wie wird die Kühlung an H2-Tankstellen sichergestellt?**
Durch Kaskadenkompression, Wasserstoff-Vortemperierung und effiziente Verdichter zur Reduktion der Temperaturerhöhung während der Betankung.
34
**Welche Rolle spielt die Zellgeometrie bei der Batteriekühlung?**
Ein großes Flächen-zu-Volumen-Verhältnis verbessert die Wärmeabfuhr und reduziert Temperaturgradienten.
35
**Wie funktioniert die Immersionskühlung?**
Die Batteriezellen werden direkt in ein nichtleitendes Kühlmedium getaucht, das die Wärme effizient ableitet.
36
**Welche Batterie-Kühlkonzepte gibt es?**
* Direkte Luftkühlung * Kühlmittelkühlung * Kältemittelkühlung * Passive Kühlung
37
**Wie funktioniert die Phasenwechselmaterial-Kühlung (PCM)?**
PCM speichert Wärme während des Phasenwechsels und ermöglicht eine konstante Temperaturregelung.
38
**Was ist das qOpt-Projekt?**
Ein Latentwärmespeicher wird in den Motorkühlkreislauf integriert, um überschüssige Wärme zu speichern und bei Bedarf zu nutzen.
39
**Wie beeinflusst die Temperatur die Lebensdauer der Batterie?**
Hohe Temperaturen beschleunigen die Alterung, während niedrige Temperaturen die Ladefähigkeit und Effizienz verringern.
40
**Welche Kühlmittel werden bei der Flüssigkühlung eingesetzt?**
Typischerweise ein Wasser-Glykol-Gemisch im Verhältnis 50/50, das Temperaturen von -40°C bis 120°C standhält.
41
Wärmeleitung Formel und Thermische Leitfähigkeit Werte
42
Konvektion Formel und Wärmeübergangskoeffizient Werte
43
Wärmestrahlung Formel und Emissionssgrad des Körpers Werte
44
sensible Wärmespeicherung / latente Wärmespeicherung GRAPH
45
Thermostatische Expansionsventile (TXV) vs. elektronische Expansionsventil (EXV)
46
Wärmepumpe Kreislauf beschreiben
47
direkte Wärmepumpe vs. indirekte Wärmepumpe
48
Ziele der Klimatisierung
49
thermische Verwaltung von Elektromotoren
50
Leistungselektronik - Kühlmethoden
51
dimensionierungsrelevanten Einflussfaktoren von Thermosystemene
52
vier Hauptkonzepte von Thermokonzepten zu Wärmeabfuhr aus der Batterie
53
Thermomanagement Ladeinfrastruktur + Vor/Nach

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