Projekte

itsowl-Heatpipe

Loop Heat Pipe-Systeme als passives Thermomanagement in elektrifizierten Fahrzeugen (itsowl-Heatpipe)

Programm: Spitzencluster it's OWL
Bekanntmachung: Spitzencluster it's OWL
Wettbewerb: Innovationsprojekte - Systeme

Kurzbeschreibung:
itsOWL-Heatpipe ist ein Innovationsprojekt im Rahmen des Spitzenclsuters it´s OWL. Gesamtziel ist ein selbstregulierendes passiv arbeitendes Thermomanagementsystem für ein Elektrofahrzeug zu entwickeln, das sich situations- bzw. bedarfsgerecht auf sich verändernde Wärmeüberschüsse und -bedarfe einstellt, und Wärmeströme entsprechend lenkt und verteilt. Dieses Ziel soll zum einen mit Hilfe von sog. Loop Heat Pipes, die einen antriebslosen und selbstregulierenden Wärmetransport erlauben und zum anderen über die Entwicklung passiv arbeitender Stell- und Steuerglieder erreicht werden. Anhand eines Demonstratorfahrzeugs soll die Effizienzsteigerung nachgewiesen werden, die mit einem solchen Thermomanagementsystem durch Wegfall von Kühlmittelpumpen und Nutzung von Verlustwärme erzielt werden kann. Ziel ist eine in einem Standardfahrzyklus gemessene Effizienzsteigerung von 2-4 % gegenüber dem unmodifizierten Fahrzeug.

www:
http://www.its-owl.de/

Projektdauer: 01.07.2014 − 30.11.2017

Projektkoordinator:
Dr. Martin Pohl
Benteler Automobiltechnik GmbH
Telefon: +49 5254 8130-3230
E-Mail: martin.pohl@benteler.com

Ansprechpartner bei PTKA:
Danuta Seredynska
Telefon: +49 721 608-22944
E-Mail: danuta.seredynska@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung

Elektrofahrzeuge gewährleisten eine individuelle Mobilität unabhängig von fossilen Brennstoffen bei einem geringen CO2-Ausstoß. Derzeit hinkt ihre Leistungsfähigkeit jedoch gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor noch stark hinterher, was beispielsweise in einer eingeschränkten Reichweite deutlich wird. Ein Grund hierfür ist die begrenzte Kapazität der Energiespeicher. Hinzu kommt ein hoher Energieverbrauch für das Thermomanagement des Fahrzeugs, wie z. B. für die Temperierung des Innenraums. Bei einigen Prozessabläufen, wie z. B. dem Betrieb des Motors, entstehen auf der anderen Seite erhebliche Mengen von Verlustwärme, die bisher energieverbrauchend über Kühlsysteme an die Umgebung abgegeben werden. Diese Verlustwärme bietet das Potenzial zum Einsatz für eine bedarfsgerechte Temperierung z. B. des Innenraumes.

Projektziele

Ziel des Forschungsprojekts itsOWL-Heatpipe ist die Entwicklung eines selbstregulierenden Thermomanagementsystems für Elektrofahrzeuge. Das System soll sich situations- und bedarfsgerecht auf sich verändernde Wärmeüberschüsse und -bedarfe einstellen sowie die Wärmeströme entsprechend lenken und verteilen.

Vorgehensweise

Dazu werden zunächst die Anforderungen an das Thermomanagementsystem ermittelt, wie beispielsweise der Temperierungsbedarf und die entstehende Verlustwärme. Darauf aufbauend werden Konzepte für neuartige Wärmerohre, sogenannte Loop Heat Pipes, entwickelt. In diesen wird die Verlustwärme durch Verdampfen eines Mediums ohne zusätzliche elektrische Pumpen eigenständig transportiert. Anschließend wird eine intelligente Steuerung konzipiert, die die einzelnen Wärmerohre miteinander vernetzt und eine bedarfsgerechte Verteilung der Wärme an die zu temperierende Stelle im Fahrzeug gewährleistet. Darüber hinaus wird ein Modell entwickelt, um die Funktionsweise der Wärmerohre sowie der Steuerung zu simulieren. Dabei wird auf Ergebnisse aus den Querschnittsprojekten Intelligente Vernetzung und Energieeffizienz zurückgegriffen. Abschließend wird das System anhand von Demonstratoren unter Realbedingungen getestet und in ein Elektrofahrzeug integriert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial

Mit dem Projekt itsOWL-Heatpipe werden die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Elektrofahrzeugen erhöht. Angestrebt wird eine Steigerung der Energieeffizienz in Höhe von 4 v. H. Dadurch kann ein weiterer Beitrag zur Etablierung der Elektromobilität geleistet werden, zumal eine Reduzierung der Kosten des Thermomanagements im Fahrzeug in Höhe von 20 v. H. erwartet wird. Die Ansätze sind auf weitere Anwendungsgebiete übertragbar, wie z. B. die Kühlung der Leistungselektronik in Industriemaschinen und im Personennahverkehr.

Publikationen

Industrie 4.0
Autor: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Erscheinungsjahr: 2017
Beschreibung: Die Broschüre stellt ausgewählte Projekte vor, die sich mit den Schlüsselfaktoren von Industrie 4.0 befassen. Sie regt dazu an, sich intensiver mit Industrie 4.0 zu beschäftigen und die Weiterentwicklung zu begleiten. In dieser Broschüre, Auflage 2017, stellen sich neben Projekten, zugeordnet dem Referat Produktion und Dienstleistung; Zukunft der Arbeit, diesmal auch interessante Projekte der Referate Datenwissenschaft, Informationstechno­logien; Industrie 4.0, Elektronik; Autonomes elektrisches Fahren und Kommunikationssysteme; IT-Sicherheit vor.

Download und kostenfreie Bestellung über die Publikationsliste des BMBF mit der Bestellnummer 30916.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu