Kontaktieren Sie uns!

+49 731 159 37-500 mail@wenger-engineering.de

Thermische Simulation Lithium-Ionen BatterieThermal Modeling of of Lithium-Ion Batteries

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

Erfahren Sie noch mehr über uns: www.wenger-engineering.de

Lithium-ion batteries are efficient energy storage devices used in many different applications. For a long time now, rechargeable lithium-ion batteries have been used in a multitude of electronic con-sumer goods such as mobile phones, laptop, etc. In recent years this technology has been increasingly used in the car industry as well. One challenge for this type of battery is the need to enhance the life span of the battery cells. This depends very much on the temperature at which the cells operate. Even short periods above the rated operating temperature –sometimes just localized overheating –can damage the cell irreversibly. Cooling the battery cells is thus an important factor which can have a positive effect on extending the useful life of the battery. In the opposite situation – during a cold start – batteries often have too little power. If a certain amount of power is required as soon as the vehicle starts, the battery needs to be heated in advance. The heating unit must be designed and operated in such a way that the whole battery reaches the required minimum temperature in a specific time, while ensuring that no temperature peaks occur which could damage the cells. To avoid having to carry out extensive and costly experiments, our customer wanted a thermal simulation model of a battery system with which he could investigate the relevant scenarios for himself. This needed to be embedded in a larger simulation model. A further challenge lay in the fact that the end users of the simulation routine should not be able to change the content. Our project strategy:

  • A thermal model (heat flow in the cells, convection in the coolant, heat sources in the cells and HV components) of the battery system which was validated with the customer’s own measurement data;
  • Programming of the differential equation system in MATLAB/ Simulink;
  • Compilation of the Simulink block with the Real-Time Workshop;
  • Presentation and instructing the customer in the use of the model.

The customer now has a model with which he can simulate and thermally evaluate all situations which can arise. Kühlung_litium_ionen_batterie Do you have any similar problems? Get in touch with us without obligation – we will be pleased to help you! Please send an e-mail to mail@wenger-engineering.com