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24 Elektronik automot ive ElEktromobilität Zelltyp Prismatisch Pouch Zylindrisch Anzahl Zellmodelle 1 2 2 Zellkapazität 50 Ah 31 Ah bis 44 Ah 4 2 mAh bis 4 9 mAh Zellchemie NMC NMC NMC Tabelle Überscicht über die Eigenschaften der untersuchten Zellen Quelle EDAG Group Bild 6 Versuchsaufbau und Positionierung der Temperatursensoren links Ergebnis der Simulation rechts Bild EDAG Group werden kann Eine Verfeinerung eines 3D-Simulationsmodells kann verwendet werden um genauere Aussagen über bestimmte Bereiche der Zelle zu gewinnen wie zum Beispiel das Reißverhalten einer Berstmembran oder die Steifigkeit eines Zellgehäuses Die genauere Auflösung der Zelle wird mit einer höheren Rechenzeit eingekauft und vor allem dann problematisch wenn mehrere hundert Zellen gleichzeitig abgebildet werden müssen und das Detailverhalten der Einzelzellen nicht mehr im Vordergrund der Untersuchung steht Bei den dargestellten Ansätzen handelt es sich um Makromodelle für die Gesamtfahrzeugintegration Kurzschlusssimulation Aktuell ist keine Stateofthe-Art-Simulationsmethodik für die Beschreibung des Kurzschlussverhaltens während eines Fahrzeug-Crashs vorhanden Deshalb ist es eine häufige Vorgehensweise die Batterie so stark zu schützen dass im Crashfall keine Belastung auf sie erfolgt Dieser Schutz der durch einen erhöhten Materialeinsatz und Pufferbereiche erreicht wird führt zumeist zu einem höheren Fahrzeuggewicht geringerer Zellanzahl und aufwendigerer Crash-Auslegung Diverse Untersuchungen zeigen jedoch dass Batteriezellen je nach Belastungsart sehr robust sein können und ein vollständiger Schutz durch das Batteriegehäuse nicht nur unnötig ist sondern auch zu einer erheblichen Überdimensionierung der Batterie führt Dadurch werden Reichweitenpotenziale nicht ausgeschöpft und Ressourcen nicht effizient genutzt Um diesem Problem zu begegnen hat die EDAG Group eine Methodik erarbeitet die das Kurzschlussverhalten der Zellen in einer Gesamtfahrzeug-Crash-Simulation abbilden kann Hierbei wurden Batterieversuche an den gängigen Zellformaten durchgeführt Bild 1 Tabelle Die Belastungen wurden so gewählt dass diese einerseits die Einbausituation der Zelle berücksichtigen und zum anderen die Möglichkeit bieten einen digitalen Zwilling für die Crashsimulation der Zelle zu entwickeln Für die Beschreibung des Kurzschlusses werden der mechanische und der elektrische Solver der Simulationssoftware LS-Dyna miteinander gekoppelt Dies bedeutet dass die mechanische und die elektrische Simulation parallel ablaufen die wiederum an zuvor definierten Punkten Informationen austauschen Dieser Austausch ermöglicht dass der Kurzschluss im elektrischen Solver anhand einer äußeren mechanischen Belastung detektiert wird Für die Entwicklung des mechanischen Anteils des Makromodells Bild 5 Aufgenommene Stromgrößen während eines Pulstests Bild EDAG Group