Im Rahmen des öffentlich geförderten BMBF-Projekts E-Komfort wurde ein sehr detailliertes Finite-Element (FE)-Modell zur Simulation der Innenraumklimatisierung am Beispiel eines Volkswagen e-Golfs aufgebaut. Dieser Artikel demonstriert, wie ausgehend von einem Crash-FE-Modell ein Kabinenmodell für die Innenraumklimatisierung abgeleitet wurde. Gezeigt werden Simulationsergebnisse für die auslegungs- und reichweitenrelevanten Winter- und Sommerlastfälle in der Klimakammer. Hierzu wurden auch spezielle Lampenmodelle (für Sonnenlichtsimulation in Klimakammern) vermessen, kalibriert und in der Simulation eingesetzt. Im Zuge einer ersten Validierung wird hier gezeigt, dass die für den thermischen Komfort wichtige Lufttemperatur der Kabine nicht nur im Mittel, sondern auch lokal sehr gut abgebildet werden kann. Anschließend wird veranschaulicht, wie aus d em sehr detaillierten e-Golf-Simulationsmodell ein vereinfachtes Kabinenmodell (ein sogenanntes Rapid- oder Generatormodell) abgeleitet und kalibriert wurde. Die Rechenzeit konnte so von einigen Tagen auf wenige Sekunden reduziert werden, ohne dass die Qualität der simulierten mittleren Kabinenlufttemperatur vermindert wurde. In der Simulation mit THESEUS-FE wurde demonstriert, wie mittels zonaler Klimatisierungskonzepte der Energieverbrauch durch das Klimasystem massiv entlastet werden konnte. Eine Energieeinsparung kann außerdem durch den Einsatz von Infrarotstrahlern erreicht werden. Diese wurden in der Simulation mit geeigneten Modellen modelliert und ihre Wirkung auf lokale thermische Komfortgrößen bewertet. Mit d em Hintergrund eines Winterlastfalles, bei dem die Reichweite von E-Fahrzeugen durch den Energieverbrauch der Klimaanlage erheblich reduziert wird, ist es nicht sinnvoll die gesamte Fahrgastzelle zu klimatisieren, sondern die Passagiere nur dort zu erwärmen oder zu kühlen, wo es notwendig bzw. angenehm ist. In diesem Zusammenhang wurde das Konzept der Äquivalenttemperatur als Bewertungsgrundlage des lokalen thermischen Komforts zusammen mit einem Thermopysiologiemodell in der Simulation eingesetzt. Im letzten Teil des Vortrages werden Motivation, Strategien und Validierungen von gekoppelten Kabinensimulationen diskutiert. Dabei wurde THESEUS-FE mit OpenFOAM gekoppelt.
Thermische Simulationen einer Volkswagen e-Golf-Fahrzeugkabine unter Einbezug von thermischen Menschmodellen
2014
34 Seiten, Bilder, Tabellen, 15 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
British Library Conference Proceedings | 2014
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