In den verschiedenen Phasen des Fahrzeugentwicklungsprozesses werden heutzutage in den Fachbereichen unterschiedliche numerische Simulationswerkzeuge eingesetzt. In der Entwicklungsphase des Fahrzeugthermomanagement ermöglichen diese die Leistungs- und Funktionsprognose auf Bauteil-, Komponenten- und Systemebene sowie die Entwicklung der Regelung unter vorgegebenen Betriebsrandbedingungen. Erst durch die Koppelung dieser verschiedenen Simulationswerkzeuge im Rahmen einer numerischen Co-Simulation und die zusätzliche Einbindung von weiteren Fahrzeug-Sub-Systemen können die relevanten Wechselwirkungen berücksichtigt werden, wodurch die Berechnung aller Wärme- und Energieflüsse im Fahrzeug möglich wird. Dies ist die Voraussetzung für eine gesamtheitlich optimierte Auslegung des thermischen Systems und die Definition der Betriebsregelung im Fahrzeug. Entwicklungsziele sind die Erfüllung der Kühlleistungsanforderungen bei gleichzeitiger Minimierung des Energiebedarfes für die Fahrzeugkühlung und Klimatisierung und damit eine resultierende Erhöhung der elektrischen Reichweite des Fahrzeuges im Kundenbetrieb. Diese Ziele gilt es bei minimalen Systemgesamtkosten unter Berücksichtigungen von Packaging-Randbedingungen zu erreichen. Durch eine übergeordnete, modulare Struktur des Simulationsmodells sind Modifikationen von Kreislaufarchitektur und Komponentendimensionierungen einfach möglich. Zusätzlich bietet die Modularität die Möglichkeit, den Detaillierungsgrad der einzelnen Module je nach Entwicklungsfokus nach dem altbewährten Ingenieursgrundsatz „so genau wie nötig und nicht so exakt wie möglich“ zu wählen. Die numerische Co-Simulation wird bei der TheSys GmbH seit vielen Jahren in Kundenprojekten erfolgreich eingesetzt und wurde im Rahmen des deutsch-französischen Forschungsprojektes „InnoTherMS“ weiterentwickelt. Anwendungsbeispiel war die Konzeption eines innovativen Kühlsystems für ein elektrisch angetriebenes, urbanes Lieferfahrzeug mit zwei temperierten Transporträumen. Diese wurden über eine Wärmepumpe mit dem Fahrzeugkühlsystem gekoppelt um den thermischen Bedarf von Transporträumen, Batterie und Kabine zu decken. Als Projektergebnis wurde eine Erhöhung der elektrischen Reichweite gegenüber einem Referenzfahrzeug um ca. 10% erreicht. Vorgestellt wird die Beschreibung der Vorgehensweise zur Koppelung der numerischen Simulationstools und deren Anwendung zur Entwicklung der Kühlsystemarchitektur und Komponentenauslegung. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Optimierung der Betriebsregelung für eine vorgegebene Transportroute, welche durch die Einbindung schnelllauffähiger Modelle (fast-running-models) um die Möglichkeit der Prädiktion erweitert wurde.
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