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Kühlung eines Batteriemoduls

Kühlung eines Batteriemoduls

Teilnehmer

AM3

  • Eberhard Bänsch
  • Pascal Weinmüller

Extern

  • TWT GmbH (München), Anna Wawrzinek

Beschreibung

Während Ladung und Entladung erzeugen die in einer Batterie stattfindenden chemischen Reaktionen Wärme, die eine wesentlichen Einfluss auf die Leistung der Batterie hat. Zudem besteht die Gefahr der Überhitzung. Um dieses Problem zu vermeiden, werden die Batterien gekühlt.

Temperature distribution in a battery moduleIm Bild auf der rechten Seite sieht man einen Schnitt durch ein Batteriemodul mit Kühlung. Batteriezellen erscheinen dort als Kreise und der Kühlmantel windet sich um diese Zellen. Man kann sehen, dass die letzten Zellen nur schlecht gekühlt werden.

Das Ziel dieses Projektis ist die Modellierung und Simulation der Kühlung von Batterien. Die Geometrie wurde mit Hilfe von NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) dargestellt, welche im Computer Aided Design (CAD) oft verwendet werden. Die numerische Approximation wurde mit Hilfe von NURBS-basierter Isogeometrischer Analysis (IGA) durchgeführt.

NURBS patchesDas Bild auf der linken Seite zeigt das phyikalische Gitter des Problems, welches mit NURBS erzeugt wurde. Die Kreise können damit exakt dargestellt werden und sind jeweils in vier Patches unterteilt.

Die Simulation wurde mit G+Smo, einem Open-Source C++-Code, durchgeführt. Vier verschiedene Kühlungsstrategien wurden untersucht. Es zeigte sich, dass die Art, in der verschiedene Batteriegruppen an und abgeschaltet wurden, entscheidenden Einfluss auf die Kühlung hatte.

Ein Rechtsklick auf das Bild unten startet die Animation: