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Institut für Thermische Verfahrenstechnik Entwicklung eines multiskaligen multidimensionalen elektrisch- thermischen Batteriemodells in OpenFOAM Bachelor-/Masterarbeit Beginn: ab sofort Chemieingenieurwesen/Verfahrenstechnik, Informatik, Maschinenbau, Elektrotechnik Themenstellung: Steigende Anforderungen an aktuelle Automotive Lithium-Ionen Batterien wie Schnellladen, Rekupe- rieren oder Laden bei niedrigen Außentemperaturen bedingen ein zunehmend komplexes Thermomana- gement. Dessen optimale Auslegung erfordert ein fundiertes Verständnis der thermischen Vorgänge in den Batterien. Im Inneren der Lithium-Ionen Zellen treten aufgrund der ablaufenden elektrochemischen Prozesse reversible und irreversible Wärmequellen auf. Zur Simulation der Lithium-Ionen Zellen sind hierzu detaillierte thermische Modelle notwendig, die zur Auslegung und Optimierung von Temperie- rungsstrategien verwendet werden können. Der innere Aufbau aktueller Lithium-Ionen Zellen eröffnet hinsichtlich optimierter Wärmeleitpfade und Temperierungsanbindung ein hohes Verbesserungspoten- tial. Über eine detaillierte, parametrierte Beschreibung innerhalb einer automatisierten Simulations- umgebung können geometrische Einflüsse auf das thermische Verhalten großer Lithium-Ionen Zellen erfasst werden. In dieser Arbeit soll, nach entsprechender Einarbeitung in die Thematik, die bereits bestehenden Simulationsumgebungen weiterentwickelt werden. Im Fokus soll hierbei die Entwicklung und Imple- mentierung eines elektrischen Modells in OpenFOAM stehen. Das entwickelte elektrische Modell soll mit einem bestehenden thermischen Modell bidirektional gekoppelt werden. Darauf aufbauend sollen Parameterstudien zur Auswirkung unterschiedlicher elektrischer und thermischer Randbedingungen unter verschiedenen Betriebsszenarien der Zelle durchgeführt werden. Eine initiative Bewerbung und ein persönliches Gespräch zur Vorstellung des Projektes sind jederzeit möglich. Die genaue Aufgabenstellung und der Umfang der Arbeit kann auf die individuellen Interessen des/der Bearbeiters/in angepasst werden. Dominic J. Becker [email protected] +49 721 608-45217 Philipp Seegert [email protected] +49 721 608-46834

Entwicklung eines multiskaligen multidimensionalen ... · Title: Entwicklung eines multiskaligen multidimensionalen elektrisch-thermischen Batteriemodells in OpenFOAM Author: Karlsruher

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Page 1: Entwicklung eines multiskaligen multidimensionalen ... · Title: Entwicklung eines multiskaligen multidimensionalen elektrisch-thermischen Batteriemodells in OpenFOAM Author: Karlsruher

Institut für Thermische Verfahrenstechnik

Entwicklung eines multiskaligen multidimensionalen elektrisch-thermischen Batteriemodells in OpenFOAMBachelor-/MasterarbeitBeginn: ab sofortChemieingenieurwesen/Verfahrenstechnik, Informatik, Maschinenbau, Elektrotechnik

Themenstellung:Steigende Anforderungen an aktuelle Automotive Lithium-Ionen Batterien wie Schnellladen, Rekupe-rieren oder Laden bei niedrigen Außentemperaturen bedingen ein zunehmend komplexes Thermomana-gement. Dessen optimale Auslegung erfordert ein fundiertes Verständnis der thermischen Vorgänge inden Batterien. Im Inneren der Lithium-Ionen Zellen treten aufgrund der ablaufenden elektrochemischenProzesse reversible und irreversible Wärmequellen auf. Zur Simulation der Lithium-Ionen Zellen sindhierzu detaillierte thermische Modelle notwendig, die zur Auslegung und Optimierung von Temperie-rungsstrategien verwendet werden können. Der innere Aufbau aktueller Lithium-Ionen Zellen eröffnethinsichtlich optimierter Wärmeleitpfade und Temperierungsanbindung ein hohes Verbesserungspoten-tial. Über eine detaillierte, parametrierte Beschreibung innerhalb einer automatisierten Simulations-umgebung können geometrische Einflüsse auf das thermische Verhalten großer Lithium-Ionen Zellenerfasst werden.

In dieser Arbeit soll, nach entsprechender Einarbeitung in die Thematik, die bereits bestehendenSimulationsumgebungen weiterentwickelt werden. Im Fokus soll hierbei die Entwicklung und Imple-mentierung eines elektrischen Modells in OpenFOAM stehen. Das entwickelte elektrische Modell sollmit einem bestehenden thermischen Modell bidirektional gekoppelt werden. Darauf aufbauend sollenParameterstudien zur Auswirkung unterschiedlicher elektrischer und thermischer Randbedingungenunter verschiedenen Betriebsszenarien der Zelle durchgeführt werden.

Eine initiative Bewerbung und ein persönliches Gespräch zur Vorstellung des Projektes sind jederzeitmöglich. Die genaue Aufgabenstellung und der Umfang der Arbeit kann auf die individuellen Interessendes/der Bearbeiters/in angepasst werden.

Dominic J. [email protected]

+49 721 608-45217

Philipp [email protected]

+49 721 608-46834