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Thermische Simulation Lithium-Ionen Batterie

Lithium – Ionen – Batterien sind leistungsfähige Energiespeicher und werden vielfältig eingesetzt. In sehr vielen Geräten der Konsumelektronik – Mobiltelefone, Laptops etc. – werden Lithium-Ionen-Akkus seit langer Zeit eingesetzt. In den letzen Jahren wurde diese Technologie zunehmend auch im Automobilsektor eingeführt. Eine Herausforderung bei dieser Art der Batterien ist die Erhöhung der Lebensdauer der Batteriezellen. Diese wird sehr stark von der Temperatur beeinflusst, bei der die Zellen betrieben werden. Schon kurze Zeitdauern über der angestrebten Betriebstemperatur – auch lokal – können die Zelle irreversibel schädigen. Die Kühlung der Batterie ist somit ein wesentlicher Faktor, um die Lebensdauer der Zelle positiv zu beeinflussen. Im umgekehrten Fall – dem Kaltstart – sind Batterien oft wenig leistungsfähig. Soll unmittelbar nach Fahrzeugstart eine bestimmte Leistung abgerufen werden, muss die Batterie beheizt werden. Diese Heizung muss so dimensioniert und betrieben werden, dass die Gesamtbatterie in einer definierten Zeit die Mindesttemperatur erreicht, jedoch lokal keine Temperaturspitzen auftreten, die die Zellen schädigen können. Unser Kunde wollte, um ausführliche und kostenintensive Versuche einzusparen, ein thermisches Simulationsmodell eines Batteriesystems haben, mit dem er selbst die für ihn relevanten Szenarien rechnen konnte. Dieses sollte in ein größeres Simulationsmodell eingebaut werden. Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass die Endnutzer des Simulationsblocks diesen inhaltlich nicht verändern sollten. Unsere Vorgehensweise:

  • Thermisches Modell (Wärmeleitung in den Zellen, Konvektion im Kühlmittel, Wärmequellen in Zellen und HV-Bauteilen) des Batteriesystems erstellt und mit Messdaten des Kunden validiert;
  • Programmierung des Differentialgleichungssystems in Matlab / Simulink;
  • Compilierung des Simulink-Blocks mit dem Real-Time-Workshop;
  • Präsentation und Einweisung des Kunden in die Benutzung des Modells.

Der Kunde hat nun ein Modell, mit dem er alle auftretenden Fälle berechnen und thermisch bewerten kann. Kühlung_litium_ionen_batterie Haben Sie ähnliche Aufgaben? Nehmen Sie unverbindlich Kontakt mit uns auf – wir helfen Ihnen gerne! Schreiben Sie uns eine E-Mail an mail@wenger-engineering.de

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