Thermomanagement für Elektrofahrzeuge

Bearbeiter Stefan Schaut, M.Sc.
Projektpartner Daimler AG

 

 

 

Beschreibung

Unter Thermomanagement versteht man die geeignete Aktuierung aller für das Heizen oder Kühlen der Fahrgastzelle und Antriebskomponenten notwendigen Bauteile. Durch den hohen Energieaufwand, der für den Betrieb der Heiz- und Kühlsysteme benötigt wird, reduziert sich die Reichweite von Elektrofahrzeugen mitunter beträchtlich, was die Attraktivität von Elektrofahrzeugen deutlich mindert. Deshalb ist es notwendig, effiziente Betriebsstrategien für das Thermomanagement in Elektrofahrzeugen zu entwickeln. Neben der Effizienz muss gewährleistet sein, das Temperaturbeschränkungen von Bauteilen eingehalten und der Komfort der Passagiere gewährleistet wird. 

Ein Baustein zur Konzeption neuer Thermomanagement Strategien ist die Entwicklung effizienter Simulationsmodelle. Dafür werden die relevanten physikalischen Effekte mathematisch beschrieben. Die Herausforderung liegt hierbei einerseits in der hohen Anzahl miteinander interagierender Systemkomponenten und Stellgrößen und andererseits in der Komplexität einzelner Teilsysteme. Aufgrund nichtlinearer Fluideigenschaften und örtlich verteilt wirkender Effekt ist beispielweise eine Modellierung mittels nichtlinearer partieller Differentialgleichungen notwendig. Diese werden mit analytischen Ansätzen oder effizienten numerischen Methoden gelöst.

Ein weiterer Baustein betrifft die Identifikation der Systemparameter und die Analyse des Systemverhaltens. Zudem kann das dynamische Verhalten weiter abstrahiert werden, um schlussendlich Modelle zu erhalten, die für die numerische Optimierung geeignet sind. Basierend auf einem Optimalsteuerungsproblem kann nun die optimale, prädiktive Betriebsstrategie berechnet und am Simulationsmodell validiert werden. Ziel ist es, für den flexiblen Einsatz im Fahrzeug, parametrierbare Ansätze für das Thermomanagement abzuleiten.