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Methodische Konzeptentwicklung zur Batterietemperierung mittels Peltier-Elementen

Oetringer, Kerstin and Mayer, Bastian (2014) Methodische Konzeptentwicklung zur Batterietemperierung mittels Peltier-Elementen. 4. Tagung Thermoelektrik, 10.-12. Dez. 2014, Berlin.

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Abstract

Die bestehende Temperaturempfindlichkeit von batterieelektrischen Energiespeichern in Fahrzeuganwendungen gibt Anreiz zur Entwicklung neuer innovativer Temperierungskonzepte. Bisherige Veröffentlichungen zu diesem Thema behandeln unter anderem den Einsatz von Peltier-Elementen. Bei diesen erfolgt durch das Zuführen von elektrischer Energie ein Wärmetransport (Funktion einer Wärmepumpe). Außerdem besteht das Potential mit einem Aufbau die Funktionen Heizen und Kühlen abdecken zu können. Dabei ist die Leistungszahl (COP-Wert) vor allem stark abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Kalt- und Warmseite, kann aber relativ große Werte annehmen (COP > 3). Bei konventionellen Lösungen, die zum Heizen elektrische Energie direkt in Widerstandswärme umsetzen, ist die Leistungszahl (COP = 1) gering, dafür aber konstant. Bisherige Arbeiten werfen einen Blick auf bestimmte Anwendungsfälle und behandeln maximal zwei Konzepte zum Einsatz von Peltier-Elementen in Batterietemperierungen. Dabei bleibt die Gewichtung der Auswahlkriterien unklar. Diese Veröffentlichung verfolgt die in der VDI 2221 beschriebene Vorgehensweise zur anwendungsorientierten Auswahl von Konzepten. Die ermittelten Grundideen sollen für jeden Anwendungsfall Gültigkeit besitzen und mit einer Entscheidungsgrundlage objektiv bewertet werden. Dabei wird wie folgt vorgegangen. Zunächst werden die Anforderungen und Randbedingungen aus den betroffenen Teilsystemen (Batterie, Kühlsystem) für die jeweiligen Anwendungsfälle recherchiert. Anschließend wird in der Konzeptphase zunächst eine Funktionsstruktur erstellt. Diese gliedert die Anwendung in Teilfunktionen auf, für welche Teillösungen gesucht werden können. Bei der Suche nach Lösungen wird der Fokus auf die Integrierbarkeit in bestehende Systemlösungen geachtet. Der Eingriff in den Batterieaufbau und die Wärmeübertragung innerhalb der Batterie sind zunächst nicht Teil der Betrachtung. Die Teillösungen werden schließlich mit Hilfe des Morphologischen Kastens zu Konzepten kombiniert. Aufbauend auf der Anforderungsliste wird eine Bewertungsystematik zur Vorauswahl der Konzepte erstellt. Daraus gehen anwendungsspezifische Lösungen hervor, die für eine Beispielanwendung weiter verfolgt werden. Die Simulation der verschiedenen Konzepte im Vergleich zum Status-Quo liefert die Auswahlgrundlage und die Potentiale der Technologie für den Anwendungsfall. Je nach Gewichtung der Auswahlkriterien kann somit das optimale Batterietemperierungskonzept für den Anwendungsfall gefunden werden.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/94528/
Document Type:Conference or Workshop Item (Poster)
Title:Methodische Konzeptentwicklung zur Batterietemperierung mittels Peltier-Elementen
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Oetringer, Kerstinkerstin.oetringer (at) dlr.deUNSPECIFIED
Mayer, Bastianbastian.mayer (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:10 December 2014
Refereed publication:No
Open Access:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:Batterie, Temperierung, Konzeptentwicklung, Wärmepumpe, Peltier-Elemente, Thermoelektrik
Event Title:4. Tagung Thermoelektrik
Event Location:Berlin
Event Type:international Conference
Event Dates:10.-12. Dez. 2014
Organizer:IAV
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Transport
HGF - Program Themes:Terrestrial Vehicles (old)
DLR - Research area:Transport
DLR - Program:V BF - Bodengebundene Fahrzeuge
DLR - Research theme (Project):V - Fahrzeugenergiesystem III (old)
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Vehicle Concepts > Alternative Energiewandler
Institute of Vehicle Concepts > Fahrzeug-Energiekonzepte
Deposited By: Oetringer, Kerstin
Deposited On:19 Jan 2015 11:24
Last Modified:31 Jul 2019 19:51

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