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2017 | Book

Einleitung Read chapter Read first chapter

Optimierung der Wärmeabfuhr eines Fahrzeug-Elektromotors und Auswirkungen auf den Gesamtkühlkreislauf

Author: Nikolaos Karras

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Book Series : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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About this book

Nikolaos Karras behandelt die Senkung des Kühlenergiebedarfs batterieelektrischer Fahrzeuge als Beitrag zur Reichweitensteigerung. Kernaspekt ist hierbei die Untersuchung neuer, effizienterer Wassermantelgeometrien für Elektromotoren, die über eine hohe Wärmeabfuhr bei gleichzeitig geringem Druckverlust verfügen. Neben gängigen Geometrien werden auch alternative Strukturen untersucht. Die Analyse und Beurteilung erfolgt rein numerisch durch ein validiertes 3D-Simulationswerkzeug. Zur zusätzlichen Entlastung des Fahrzeugenergiespeichers werden weitere Kühlkreislauf- bzw. Fahrzeugparameter betrachtet. Für die Bewertung der einzelnen Maßnahmen dient eine 1D-Simulationsumgebung des Elektrofahrzeugs. Dessen Validierung erfolgt durch Klimawindkanal- sowie Streckentests. Abschließend wird die Basis-Fahrzeugkonfiguration mit der optimierten Fahrzeugkonfiguration verglichen.

Table of Contents

Frontmatter
Chapter 1. Einleitung
Zusammenfassung
Geschwindigkeit, Unabhängigkeit und Freiheit werden mit dem Automobil assoziiert [1, 2]. In den letzten 15 Jahren nutzten jährlich über 50% der deutschen Urlauber ab Reisen von fünf Tagen Dauer ihr Auto, um zu ihrem Urlaubsort zu gelangen [3]. Mit heutigem Stand der Technik können Elektrofahrzeuge nur mühsam und über mehrere Etappen ein weit entferntes Ziel erreichen [4].
Nikolaos Karras
Chapter 2. Grundlagen und Stand der Technik
Zusammenfassung
Im Folgenden werden die wichtigsten physikalischen Grundlagen erläutert, die für das Verständnis des Wärmeübergangs innerhalb eines Wassermantels erforderlich sind. Hierzu gehören die Hydrodynamik sowie die verschiedenen Wärmeübertragungsmechanismen. Anschließend werden die Verlustleistungen der Elektromotoren und deren Entstehungsprozess erläutert.
Nikolaos Karras
Chapter 3. Entwicklungswerkzeuge des Thermomanagements
Zusammenfassung
In diesem Abschnitt werden die im Rahmen dieser Arbeit verwendeten Messtechniken und Simulationswerkzeuge erläutert. Für eine ausführliche Beschreibung der Methoden und Programme wird auf die jeweiligen Literaturangaben verwiesen.
Nikolaos Karras
Chapter 4. Optimierung der Wärmeabfuhr des Elektromotors
Zusammenfassung
Um die Effizienz des Gesamtkühlsystems eines Fahrzeugs zu erhöhen, bedarf es auch der Optimierung der Einzelkomponenten. Hierzu gehört z. B. die Effizienz der Wärmeübertrager zu steigern oder die Schnittstelle des Kühlfluids zur Wärmequelle zu optimieren. Beim flüssiggekühlten Elektromotor bildet der Wassermantel diese Schnittstelle.
Nikolaos Karras
Chapter 5. Optimierung des Gesamtkühlsystems
Zusammenfassung
Nach der gezeigten Komponentenoptimierung mit Hilfe von 3D-CFD-Simulationen werden in diesem Abschnitt Optimierungsmaßnahmen am Gesamtkühlsystem in einer 1D-Systemsimulationsumgebung identifiziert und quantifiziert. Hierzu wird die in Abschnitt 3.2.4 beschriebene Kopplungsmethodik zwischen TheFaMoS und KULI angewendet.
Nikolaos Karras
Chapter 6. Diskussion der aufgezeigten Potenziale
Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Wassermantelgeometrien mit Hilfe eines kommerziellen 3D-CFD-Programms simulativ untersucht. Es zeigte sich, dass strömungsgünstige Flügelprofilstrukturen aus der Luftfahrt, die in Kühlplatten wie auch in Wassermänteln angewendet werden, eine effiziente Kühlung ermöglichen. Im Vergleich zu gängigen Rauten- oder Ovalprofilen reduzieren diese die Ablösungen und sorgen somit für eine größtmögliche Nutzung der wärmeübertragenden Fläche.
Nikolaos Karras
Backmatter
Metadata
Title
Optimierung der Wärmeabfuhr eines Fahrzeug-Elektromotors und Auswirkungen auf den Gesamtkühlkreislauf
Author
Nikolaos Karras
Copyright Year
2017
Electronic ISBN
978-3-658-17804-8
Print ISBN
978-3-658-17803-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-17804-8

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