SkalTABs - Skalierbares Thermomanagement und Antriebsstrang für Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge; Teilvorhaben: Ganzheitliche Thermomanagementarchitektur für Brennstoffzellen-NFZ

Abstract

Im Rahmen des Projekts SkalTABs wird eine skalierbare 1D Simulationsumgebung entwickelt, die eine ganzheitliche Betrachtung und Optimierung der Thermomanagement- und Powertrain-Architekturen von Brennstoffzellen-Nutzfahrzeugen ermöglicht. Diese Simulationsumgebung bildet die Grundlage für die Auslegung und Bewertung verschiedener Systemvarianten und Technologien. Zunächst werden die Anforderungen an die 1D Simulationsumgebung identifiziert und dokumentiert, basierend auf den Use Cases und Einsatzprofilen der relevanten Nutzfahrzeugklassen. Dabei werden die Schnittstellen und der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten der Simulationsumgebung definiert. Im nächsten Schritt werden eindimensionale thermische Simulationsmodelle für das Brennstoffzellensystem entwickelt und in eine übergeordnete Simulationsumgebung zur Auslegung des Thermomanagements auf Fahrzeugebene integriert. Elektro-thermische Modelle für die relevanten Komponenten werden erstellt, um die erzeugte Wärmemenge und den Druckverlust zu berechnen. Eine generische 1D Simulationsarchitektur wird konzipiert, die die Anforderungen an die Konditionierung des gesamten Antriebstrangs und die Klimatisierung erfüllt. Diese Simulationsarchitektur ist modular und flexibel aufgebaut, um verschiedene Systemvarianten schnell und valide betrachten zu können. Die entwickelten Simulationsmodelle werden durch Vergleich mit experimentellen Daten und realen Einsatzbedingungen validiert. Die Ergebnisse der Validierung werden dokumentiert und mögliche Optimierungspotenziale identifiziert. Datei-Upload durch TIB As part of the SkalTABs project, a scalable 1D simulation environment is being developed to enable a holistic consideration and optimization of the thermal management and powertrain architectures of fuel cell commercial vehicles. This simulation environment forms the basis for the design and evaluation of various system variants and technologies. Initially, the requirements for the 1D simulation environment are identified and documented, based on the use cases and operational profiles of the relevant commercial vehicle classes. The interfaces and data exchange between the various components of the simulation environment are defined in this process. In the next step, one-dimensional thermal simulation models for the fuel cell system are developed and integrated into an overarching simulation environment for vehicle-level thermal management design. Electro-thermal models for the relevant components are created to calculate the generated heat and pressure loss. A generic 1D simulation architecture is designed to meet the requirements for conditioning the entire powertrain and climate control. This simulation architecture is modular and flexible to quickly and validly consider various system variants. The developed simulation models are validated by comparison with experimental data and real operating conditions. The validation results are documented, and potential optimization opportunities are identified.