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2023 | OriginalPaper | Buchkapitel

Simulation-Based Development of Thermal Management for Heavy Duty Fuel Cell Commercial Vehicles

verfasst von : Achim Kampker, Heiner Hans Heimes, Fabian Schmitt, Tarik Hadzovic, Michael Betz

Erschienen in: 23. Internationales Stuttgarter Symposium

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Although a promising solution for zero emission long haul transport, a fuel cell system poses a significant challenge when it comes to the thermal management of the system and its integration into a vehicle. This paper discusses the challenges of fuel cell cooling, including low coolant temperature, high losses and large radiators, as well as the challenges of battery thermal management. These difficulties are illustrated using the example of the SeLv project, whose aim is to develop and integrate a fuel cell powertrain for retrofitting of conventional 40t heavy-duty diesel trucks. Firstly, an oversized system and the resulting problems of integrating the components into the vehicle are discussed. To address these challenges, a 1D full vehicle model is developed in Amesim. This simulation model includes the longitudinal dynamics of the vehicle and the characteristics of the powertrain components that define the thermal management requirements. A real, measured driving cycle is used as input data. The radiators and the ambient air flow are modelled in detail, taking into account both the air flow due to vehicle speed and the forced air flow due to the fans. Two different packaging concepts, with the FC cooling system located either behind the cab or in the engine compartment, are evaluated for suitability using the simulation model developed. Furthermore, an attempt is made to identify an optimal thermal system topology through the use of simulation.

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Literatur
8.
Zurück zum Zitat März, M., Schletz, A., Eckardt, B., Egelkraut, S., Rauh, H.: Power electronics system integration for electric and hybrid vehicles. In: Proceedings: CIPS 2010 – 6th International Conference on Integrated Power Electronics Systems, Nuremberg, Germany. VDE VERLAG GmbH, Berlin – Offenbach (2010). ISBN:978-3-8007-3212-8 März, M., Schletz, A., Eckardt, B., Egelkraut, S., Rauh, H.: Power electronics system integration for electric and hybrid vehicles. In: Proceedings: CIPS 2010 – 6th International Conference on Integrated Power Electronics Systems, Nuremberg, Germany. VDE VERLAG GmbH, Berlin – Offenbach (2010). ISBN:978-3-8007-3212-8
9.
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Zurück zum Zitat Schmid, K.: Wärmemanagement von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen. Dissertation. Cuvillier Göttingen (2009). ISBN:978-3-7369-2889-3 Schmid, K.: Wärmemanagement von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen. Dissertation. Cuvillier Göttingen (2009). ISBN:978-3-7369-2889-3
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Zurück zum Zitat Incropera, F.P.: Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Wiley Hoboken, NJ (2007). ISBN: 978-0-4714-5728-2 Incropera, F.P.: Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Wiley Hoboken, NJ (2007). ISBN: 978-0-4714-5728-2
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Zurück zum Zitat DIN EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung – Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Behaglichkeit durch Berechnung des PMV- und des PPD-Indexes und Kriterien der lokalen thermischen Behaglichkeit (2006). DIN EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung – Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Behaglichkeit durch Berechnung des PMV- und des PPD-Indexes und Kriterien der lokalen thermischen Behaglichkeit (2006).
16.
Zurück zum Zitat ASHRAE 55-2004: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy (ANSI Approved) (2004). ASHRAE 55-2004: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy (ANSI Approved) (2004).
Metadaten
Titel
Simulation-Based Development of Thermal Management for Heavy Duty Fuel Cell Commercial Vehicles
verfasst von
Achim Kampker
Heiner Hans Heimes
Fabian Schmitt
Tarik Hadzovic
Michael Betz
Copyright-Jahr
2023
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-42048-2_35

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