Lithium-Ionen-Zellen sind derzeit die favorisierte Batterietechnologie für Hybridfahrzeuge. Da sich die Zellen aufgrund innerer Verluste erwärmen, was zu frühzeitiger Alterung führen kann, ist ein effizientes thermisches Management notwendig. Zur Kühlung der Zellen wird der Kältekreis der Fahrzeugklimaanlage verwendet. Die Kühlung kann z.B. über Direktverdampfung des Kältemittels erfolgen. Zur Untersuchung der Auswirkung der Batteriekühlung auf den Leistungsbedarf der Kälteanlage wird eine Bibliothek entwickelt, welche die AirConditioning Library zur Simulation von Pkw-Klimaanlagen um Modelle für Batteriekühlungskomponenten erweitert. Auch die Lithium-Ionen-Zellen werden mit der Modellierungssprache Modelica abgebildet, um eine Gesamtsystemanalyse zu ermöglichen. Mit Hilfe der erstellten Modellbibliothek können Batteriekühlarchitekturen ausgelegt und auf ihre Effizienz hin untersucht werden. Für dynamische Untersuchungen stehen mehrere Fahrzyklenmodelle zur Verfügung, aus denen die thermische Belastung des Hybridspeichers berechnet werden kann. Die Auswirkung der zusätzlichen Kühlleistung auf den Kältekreis lässt sich mit Hilfe des thermischen Batteriemodells und dem Batteriewärmeübertragermodell bestimmen. Die Verlustleistungen können zum Teil über die thermische Kapazität der Batterie gedämpft werden, so dass kurzfristig auch sehr hohe Ladeleistungen möglich sind trotz der begrenzten Kälteleistung aus dem Kältekreis. Allerdings kann nicht die gesamte zur Verfügung stehende Bremsenergie rekuperiert werden, so dass die reale Kühllast geringer sein wird. Der Energiebedarf des Kältekreises steigt in Folge der Batteriekühlung um 1 bis 11 % an, so dass der Einspareffekt aufgrund des Hybridantriebstrangs kaum gemildert wird.
Lithium ion cells are presently the most promising technology for the use in hybrid vehicles. The cells heat up due to internal heat generation. This may lead to premature aging and necessitates an efficient thermal management. The heat sink for the cells is the automotive refrigeration cycle. The cells can be cooled by evaporation of the refrigerant or via a secondary coolant loop. Models for battery cooling are added to an existing Modelica library in order to examine the influence of the battery cooling on the complete airconditioning cycle. The lithium ion cells are also modeled with Modelica, making an analysis of the complete system possible. The thermal load caused by the battery during a common drive cycle (e.g. NEDC) can be calculated for a hybrid vehicle. The impact of the battery cooling on the refrigerant cycle and the necessary additional load on the compressor can be determined as well.
Simulation des dynamischen Leistungsbedarfs der Batteriekühlung in Hybridfahrzeugen
2011
12 Seiten, 17 Bilder, 2 Tabellen, 7 Quellen
Conference paper
German
Simulation des dynamischen Leistungsbedarfs der Batteriekuehlung in Hybridfahrzeugen
Automotive engineering | 2012
|HYBRIDFAHRZEUG MIT MEHRZONENFAHRGASTRAUMKÜHLUNG UND INTEGRIERTER BATTERIEKÜHLUNG
European Patent Office | 2017
|Prognose des Leistungsbedarfs bei Abweichung vom Konstruktionszustand
Tema Archive | 1987
|