Aktive Temperatur- und Wärmestromsensoren für die thermische Charakterisierung

Der aktive Temperatur- und Wärmestromsensor (Temperature and Heat Flow Sensor - THFS) ist eine Eigenentwicklung zur lokalen thermischen Charakterisierung von Bauteilen wie beispielsweise Batteriezellen. Er erfasst gleichzeitig die Oberflächentemperatur und den mit der Umgebung ausgetauschten Wärmestrom. Über ein integriertes Peltier-Element kann wahlweise die Temperatur oder der Wärmestrom aktiv geregelt werden. Dadurch lassen sich definierte thermische Randbedingungen gezielt einstellen und reproduzierbar untersuchen – beispielsweise eine konstante Oberflächentemperatur, ein vorgegebener Wärmestrom oder eine nahezu adiabatische Randbedingung mit einem Wärmestrom von 0 W/m². Als Wärmestromsensor kommt ein thermoelektrischer Generator zum Einsatz. Für dessen präzise Anwendung wurde eine eigene Kalibrierungsmethodik entwickelt und experimentell umgesetzt. Diese berücksichtigt die relevanten Einflüsse des Messaufbaus und ermöglicht eine genaue Bestimmung der temperaturabhängigen Sensitivität des Wärmestromsensors. Damit verbindet der THFS Messung und aktive Beeinflussung thermischer Randbedingungen in einem System und schafft eine vielseitige Grundlage für die Untersuchung thermischer Prozesse sowie die Entwicklung und Verifikation von Kühlkonzepten.

Open Access-Publikationen

1. Rizzo, G., Christen, R. & Stöck, M. Calibration methodology for contact heat flux sensors with enhanced accuracy. Meas. Sci. Technol. 32, 045003 (2021). doi: 10.1088/1361-6501/abcf62. 

2. Christen, R., Martin, B. & Rizzo, G. New Experimental Approach for the Determination of the Heat Generation in a Li-Ion Battery Cell. Energies 14, 6972 (2021). doi: 10.3390/en14216972

3. Christen, R., Rizzo, G., Gadola, A. & Stöck, M. Test Method for Thermal Characterization of Li-Ion Cells and Verification of Cooling Concepts. Batteries 3, 3 (2017). doi: 10.3390/batteries3010003