Automotive

Im Automobilbereich kommt PCM in unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz. Auf zwei Anwendungen wird im Folgenden näher eingegangen: Einerseits wird die Verwendung von PCM im Auto-Klimatisierungs-System vorgestellt, andererseits im Wärmemanagement von Batterien im Bereich der Elektro-Mobilität.


Um Kraftstoff zu sparen und CO2-Emissionen zu vermeiden, werden immer mehr Autos mit einer Start-Stopp-Automatik ausgestattet. Bleibt man an einer Ampel stehen, geht der Motor aus. Mit dem Motor geht aber auch der Kompressor der Klimaanlage aus. Um den Fahrgast-Komfort aufrecht zu erhalten, muss der Motor bei entsprechenden Temperaturbedingungen sehr schnell wieder anspringen, um den Kompressor anzutreiben. Dies geschieht, obwohl sich das Auto noch in Halteposition befindet. Der gewünschte Einspar-effekt der Start-Stopp-Automatik kommt so nicht zum Tragen. Dem kann Abhilfe geschaffen werden durch den Einsatz eines PCM-Speichers in der Klimatisierungseinheit. Dieser verhindert, dass die ins Auto einströmende Luft während der Motorabschaltung zu warm wird. Das PCM wird so gewählt, dass es im Normalbetrieb der Klimaanlage im festen Zustand vorliegt, der Schmelzpunkt jedoch deutlich unter Raumtemperatur liegt. Beim Abschalten des Motors wird das PCM durch warme, in die Klimatisierungseinheit einströmende Luft verflüssigt und absorbiert hierbei die überschüssige Wärme. Auf diese Weise wird verhindert, dass aus der Klimaeinheit während der Motorabschaltung warme Luft in das Fahrzeuginnere zurückströmt. Wie lange die Temperatur in der Komfortzone gehalten werden kann, ist neben den Außentemperaturen auch von der spezifischen Ausführung des PCM-Speichers abhängig. Die PCM-Menge und somit Speicherkapazität wird so gewählt, dass die gängigen, kurzen, im Stadtverkehr auftretenden Stopps überbrückt werden können und zugleich nur ein minimales Zusatzgewicht in das Auto eingebracht wird.


Ein weiteres Beispiel für die Anwendung von PCM im Automobilbereich ist das Wärmemanagement prinzipiell aller elektronischen Bauteile, im Besonderen aber der großen Batterie-Stacks, wie sie in Elektrofahrzeugen zu finden sind. Eines der Hauptprobleme von Lithium-Ionen-Akkus ist der Verlust an Maximalkapazität mit zunehmender Zyklenzahl und die damit verbundene endliche Lebensdauer. Eine langsame Abnahme der Ladekapazität kann nicht verhindert werden, durch Einhaltung bestimmter Temperaturunter- und -obergrenzen können diese jedoch minimiert werden. PCM können hier überschüssige Wärme kurzfristig aufnehmen und so Spitzenlasten abfangen. Der schnelle Wärmeübergang muss hierbei durch PCM-Additive oder spezielle Wärmetauscher realisiert werden. Darüber hinaus kann das PCM auch überschüssige Wärme aus der Umgebung aufnehmen, wie sie z.B. bei direkter Sonneneinstrahlung auf ein Metallgehäuse entstehen kann, und den Akku-Stack so vor äußerer Hitzeeinwirkung schützen. Aufgrund der vielen, möglichen Schmelzbereiche der PCMs kann das richtige Phasenwechselmaterial in genauer Abstimmung mit der verwendeten Art des Lithium-Ionen-Akkus abgestimmt werden, um eine Temperatur im optimalen Betriebsbereich des Akkus zu gewährleisten.