Steckbrief
Förderkennzeichen:EM 1001
Konsortialführer:Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen (fka)
Fördergeber:Land NRW, EFRE
Projektträger:ETN
Wettbewerb, Förderaufruf:ElektroMobil.NRW 2009
Laufzeit:Juni 2011 – September 2014
Fördersumme:0,8 Mio. EUR

qOpt - Optimierter Betrieb von Latentwärmespeichern in Elektrofahrzeugen

In Elektrofahrzeugen fällt zur Beheizung der Fahrgastzelle und der Temperierung der Traktionsbatterie ein wesentlicher Wärmebedarf an. Bei Elektromotoren sind der Wirkungsgrad und somit die Verlustleistung stark vom Betriebspunkt abhängig. Intelligent eingesetzte Wärmespeicher können hier die anfallende Abwärme speichern und bedarfsgerecht abgeben.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Latenwärmespeichers in Kombination mit einer intelligenten Betriebsstrategie zur Abwärmerückgewinnung, um den Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs zu steigern. Die gespeicherte Energie kann bspw. zur Temperierung der Fahrgastzelle verwendet werden, was ein downsizing der elektrischen Zusatzheizer, eine Reichweitenerhöhung oder eine Reduzierung der Kosten für die Batterie bei gegebener Reichweite zur Folge hat. Diese Aspekte tragen dazu bei, die Akzeptanz und Verbreitung von Elektrofahrzeugen zu erhöhen.

Latentwärmespeicher weisen ein träges Betriebsverhalten auf, weshalb die Betriebsstrategie von zentraler Bedeutung ist. Daher wird ein innovativer Regler für das Heizsystem in einem „Hardware-in-the-Loop“ Ansatz entwickelt und umgesetzt. Der Nutzen wird sowohl am Prüfstand und im realen Fahrzeug getestet. Da Latentwärmespeicher für automobile Anwendungen zurzeit nicht verfügbar sind, wird zunächst ein thermischer Speicher ausgelegt, optimiert und ein Prototyp gefertigt.

Im Rahmen des Projektes wird eine dynamische Modellierungsumgebung definiert. Dies umfasst mögliche Variationen des elektrischen Antriebs, des Batteriemodells, die Definition des Fahrzeuginnenraums bezüglich Komfort und thermischen Bedarf, die Längsdynamik des Fahrzeuges sowie weitere Konstruktion- und Auslegungsarbeiten. Anschließend wird die Modellierung des eigentlichen Latentwärmespeichers erarbeitet, dies umfasst neben den notwendigen Materialrecherchen die Entwicklung eines Modells für den Phasenwechsel und den kompakten Wärmeüberträger. Abschließend wird ein Demonstrator entwickelt, der die Verlustenergie der elektrischen Komponenten speichert und diese zur Temperierung des Fahrzeugs bedarfsgerecht wieder abgibt.

Projektpartner

Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen (fka) (Konsortialführer)
RWTH Aachen University - Institut für Kraftfahrzeuge (ika)
RWTH Aachen University - Institut für Regelungstechnik (IRT)