43. Internationales Wiener Motorensymposium

No Propagation - Sicherheitsziel für Premium-Batteriesysteme

Autoren

Dr. M. Stapelbroek, A. Averberg, R. Beykirch, FEV Europe GmbH, Aachen; H. Sonntag, FEV eDLP GmbH, Sandersdorf-Brehna; F. Elsner, A. Sauer, F. Pampel, RWTH Aachen University:

Jahr

2022

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Batteriesysteme für Fahrzeuge mit elektrifizierten Antriebssträngen müssen immer höhere Energiedichten bei gleichzeitig maximaler Sicherheit und sinkenden Kosten erreichen, um dem Kunden höchste Reichweiten zu bezahlbaren Preisen anbieten zu können. Höhere Energiedichten auf Systemebene werden durch neue Batteriezellen und höhere Packungsdichten mit z. B. „Cell-to-Pack“ oder „Cell-to-Chassis“ Ansätzen erreicht. Dabei führen höhere Energiedichten auch zu deutlich reaktiveren Zellchemien sowie größeren Zellformaten. Damit steigt die Gefahr, dass durch Produktionsfehler in der Zelle oder durch Betriebsstörungen Batteriebrände entstehen. Die Heftigkeit eines sogenannten „Thermal Runaway“ nimmt mit steigender Reaktivität der Zelle zu. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die passive Sicherheit bis hin zum „Stop Propagation“ oder sogar „No Propagation“ kontinuierlich. Um diese Ziele zu erreichen, ist eine enge Integration von Entwicklung und Prüfung erforderlich.

Zu diesem Thema hat die FEV multiphysikalische und fluiddynamische Modelle entwickelt und kombiniert, die dazu beitragen, die Entwicklungszeit von Lithium-Ionen- Batteriesystemen zu reduzieren und ein sicheres System möglichst früh im Prozess zu definieren. Initiale Zelltests generieren dabei die notwendigen Eingangsdaten für die Simulationsmodelle. Anschließend können verschiedene Maßnahmen zur Optimierung des thermischen Ausbreitungsverhaltens virtuell getestet werden. Durch kaskadierte Versuchsreihen mit unterschiedlichen Zellen, Materialien sowie Entlüftungssystemen und auf Zellebene, im Zellverbund, im Modul, im Modulverbund sowie im Gesamtsystem kann die Genauigkeit der Modelle weiter optimiert werden. Mit dem gewählten Ansatz wird die Validierung des „Thermal Propagation“-Homologationstests zum frühestmöglichen Zeitpunkt der Entwicklung sichergestellt. Somit konnte ein wirkungsvolles Lösungskonzept zum Thema „Stop Propagation" entwickelt werden.

ISBN

1920-2323-23-1

DOI

10.1109/5.771073

Anzahl der Seiten

11

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