Multiphysik-Simulation ist ein starkes Tool, um Konstrukteuren dabei zu helfen, das richtige Wärmemanagement-System für das Lithium-Ionen-Batterie-Pack im Elektrofahrzeug zu entwickeln und Risiken zu minimieren. (Bild: Comsol)
Wird ein Lithium-Ionen-Batteriepack zu heiß oder zu kalt – sei es durch Umgebungseinflüsse oder während des Ladens und Entladens – kann seine Performance und seine Lebensdauer stark in Mitleidenschaft gezogen werden. Darüber hinaus: sobald der Energiespeicher seinen Komfort-Bereich zwischen 20 °C bis 40 °C auch nur um 1 °C verlässt, hat dies Auswirkungen auf Safety, Ladevermögen und Zuverlässigkeit bezüglich des Batteriemanagement-Systems (BMS) und auf das Elektrofahrzeug oder den Hybrid selbst.
Mit einem ausgeklügelten Wärmemanagement kann der Designer die Kontrolle übernehmen. Dabei sollte er sein Augenmerk auf zwei wichtige Faktoren legen, die für ein langes Leben der Lithium-Ionen-Batterie und ihre Leistungfähigkeit sorgen:
- 1. Optimaler Temperaturbereich für das Batterie-Pack
- 2. Gleichmäßige Temperaturverteillung innerhalb des Batterie-Packs und der Zellen
Aber Konstrukteure von Elektrofahrzeugen müssen auch andere Aspekte beachten. Dazu gehört zum Beispiel die Größe des Wärmemanagement-Systems: Safety-Systeme im Fahrzeug nehmen viel Platz ein und unterm Strich muss die Batterie groß genug sein, um auch ausreichende Reichweite für das Fahrzeug zu gewährleisten. Daher darf das Wärmemanagement-System nicht so groß und schwer ausfallen, dass es die Performance des Antriebsstrangs in Mitleidenschaft zieht. Aber es muss trotzdem ausreichend leistungsfähig sein, um überschüssige Wärmemengen schnell aus dem Batteriepack zu entfernen.
Kühlkonzepte
Kühlkonzepte für Batterie-Packs können Luftkühlung, Flüssigkühlung oder Kühlung mittels Phase Change Materials (PCM) sein. Im Webinar am 26.10.2020 um 10 Uhr zeigt Comsol, wie sich ein Flüssigkühlkonzept für die Lithium-Ionen-Batterie im E-Auto mittels Multiphysik-Simulation optimieren lässt. Die verfügbaren Modelle des Simulations-Tools sind in der Lage, Parameter wie Fluid Flow, Hitzequelle oder quasistationäre Temperatur zu simulieren und dem Entwickler wichtige Inputs für sein Design zu liefern.
Das Webinar am 26.10.2020 um 10 Uhr
Wärmemanagement-Simualtion für die Hochvoltbatterie im Fahrzeug: Erfahren Sie, wie Multiphysik-Simulation zur Optimierung des Wärmemanagements eingesetzt werden kann, um die Batterieperformance zu maximieren und Risiken zu vermeiden. Die Performance des Wärmemanagements einzelner Zellen oder ganzer Akkupacks lässt sich durch hochgenaue Multiphysik-Simulationsmodelle analysieren, verstehen und verbessern. Im Webinar erfahren Sie, wie Simulation für die Optimierung des Wärmemanagements der Energiespeicher in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden kann. Am Beispiel eines flüssiggekühlten Lithium-Ionen-Akkupacks lernen Sie, wie ein multiphysikalisches FEM-Simulationsmodell aufgebaut und eingesetzt wird, um beispielsweise Hotspots zu erkennen oder die Kühlleistung zu verbessern.
- Wärmemanagement und Multiphysik-Simulation
- Einsatz der COMSOL Multiphysics® Simulationssoftware
- Live-Demo: Analyse eines flüssiggekühlten Li-Ion-Akkupacks
- Erweiterung von Modellen zu Apps
(na)
