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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Betrachtung und Bewertung von thermischen Simulationsansätzen für Batteriekühlsysteme im automobilen Bereich. Grundlage für die folgenden Untersuchungen sind die Ergebnisse ausführlicher Literaturrecherchen zu unterschiedlichen Batteriekühlsystemen für die Anwendung in Hybrid- und vollelektrischen Fahrzeugen. Es wird auf die Anforderungen aktueller Batteriesysteme und den Stand der Batterietechnik eingegangen. Weiterhin werden thermische Analysen an Batterien durchgeführt. Die Detaillierungstiefe reicht von Betrachtungen an einer Einzelzelle hinsichtlich der Möglichkeiten der Anbindung der Wärmesenke bis hin zu gesamten Zellmodulen und der Anordnung der Zellen innerhalb dieser. Hierfür wird ein 3D-CFD Modell einer zylindrischen Lithium-Ionen Zelle aufgebaut. Anschließend erfolgen eine Sensitivitätsanalyse und weitere thermische Untersuchungen mit unterschiedlichen konvektiven Randbedingungen. Die Interaktion der Zelle mit den benachbarten Zellen im Modul wird für den Fall einer Luftkühlung ebenfalls untersucht. Für ein Modul aus prismatischen Zellen werden die Einflüsse unterschiedlicher geometrischer und stofflicher Parameter auf die sich einstellende stationäre Endtemperatur betrachtet und deren Korrelation dargestellt.
Im Verlauf der letzten Jahre wurden Emissionsgrenzwerte für Kraftfahrzeuge weltweit kontinuierlich verschärft. Die momentan strengsten Werte werden mit der SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle) Gesetzgebung aus Kalifornien erreicht. Die Erfüllung heutiger und zukünftiger Abgasgrenzwerte erfordert eine immer effizientere Senkung der Rohemissionen, wobei ein essenzielles Entwicklungspotenzial in einer Verminderung der, in der Startphase entstehenden, Abgasemissionen liegt. Aufgrund zu geringer Katalysatortemperaturen besteht in der zertifizierungsrelevanten Phase des Kaltstarts und Warmlaufs nicht die Möglichkeit, Abgase nachzubehandeln. Ziel ist es hier, besonders wenige Rohemissionen entstehen zu lassen und durch geeignete Heizstrategien den Katalysator so schnell wie möglich auf Betriebstemperatur zu bringen. Ist dies gewährleistet, können nahezu alle Schadstoffemissionen mit der heutigen Katalysatortechnik sehr effizient konvertiert werden. Bekannte Verfahren zur schnellen Aufheizung von Katalysatoren, beispielsweise die Spätstellung des Zündwinkels oder die Sekundärluftzufuhr, sind an ihre Grenzen gestoßen. Die Benzindirekteinspritzung bietet hier neue Freiheitsgrade und ermöglicht zudem eine effiziente Alternative zu bekannten Katalysatorheizstrategien. Die vorliegende Arbeit untersucht das Potenzial der Kombination von Benzindirekteinspritzung und Abgasturboaufladung in Hinblick auf die Zertifizierung nach der kalifornischen SULEV Abgasgesetzgebung.
Die Problemstellung der Diplomarbeit bestand darin, auf Grundlage einer rechnerischen Auslegung der beiden Stabilisatorstufen eine konstruktive Auslegung des Stabilisators durchzuführen. Der Schaltmechanismus sollte konzeptionell betrachtet und nach Auswahl des favorisierten Systems ausgelegt werden. Zur Festlegung der Steifigkeit der Stabilisatorstufen wurde eine Rechnung zur Analyse der Federraten der Aufbaufederung bei definierten Beladungszuständen durchgeführt. Die erarbeiteten Stabilisatorsteifigkeiten dienten als Ausgangsbasis der gesamten Auslegung. Auf Grundlage des zur Verfügung stehenden Bauraums, wurden zwei Konzepte der Schalteinrichtung erarbeitet und durch eine Variantendiskussion bewertet. Die für die gestellten Anforderungen und den Bauraum optimale Variante stellte dabei das hydraulische geschaltete Aktuatorprinzip dar. Es wurde konstruktiv entwickelt und an den Bauraum angepasst. Um den Einfluss der unterschiedlichen Stabilisierung auf das Eigenlenkverhalten zu erhalten, wurde die Stabilisierungsverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse für beide Stabilisatorstufen untersucht. Eine Kostenbetrachtung mit dem Serienstabilisator und anderen konturierenden Systemen konnte nur in Ansätzen erarbeitet werden. Der in dieser Arbeit entwickelte schaltbare Stabilisator kann grundsätzlich, mit Anpassung an das jeweilige Achskonzept, an jeden Transporter der MB Baureihen angepasst werden.