Ein Brennstoffzellenfahrzeug besteht aus vielen Teilsystemen, zu denen neben der Brennstoffzelle auch Hybridbatterie, Wärmepumpe, Tanksystem, Fahrgastzelle sowie Traktionsmaschine und Leistungselektronik gehören. Jedes dieser Systeme hat bezüglich Temperaturen und Kühl- bzw. Erwärmungsbedarf, je nach Betriebspunkt, unterschiedliche Anforderungen und benötigt für den Betrieb ein Thermomanagementsystem. Im Rahmen der aktuellen Forschungen wird untersucht, ob durch die Verwendung eines aktiven Thermomanagementmoduls die Teilsysteme des Fahrzeugs derart verknüpft werden können, sodass eine Effizienzsteigerung des Gesamtsystems erreicht werden kann. Da sich je nach Betriebszustand und Umgebungsbedingungen Größe und Richtung der Wärmeströme ändern, wird mittels eines simulationsbasierten Ansatzes eine Strategie für die Regelung des Thermomanagementmoduls entwickelt. In dieser Veröffentlichung soll dargestellt werden, welche Vorüberlegungen getroffen wurden, um ein Konzept für ein ganzheitliches Energiemanagement für ein Brennstoffzellenfahrzeug zu entwickeln.

Das Thermomanagement in Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEV) stellt eine komplexe Herausforderung dar. Insbesondere, wenn im Zuge thermischer Optimierungen, wie sie bereits im Bereich batterieelektrischer Fahrzeuge etabliert sind, komplexe Verschaltungen der beteiligten Fahrzeugsysteme vorgenommen werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes HZwo:InTherm wurden an der TU Chemnitz verschiedene Ansätze zur Simulation von Thermomanagementstrukturen in Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEV) sowohl in Matlab/Simulink als auch in KULI untersucht. Augenmerk lag hierbei auf einem stabilen Zusammenspiel der Teilsysteme Brennstoffzelle, Hybridbatterie, Tanksystem, Wärmepumpe, Fahrgastzelle sowie Traktionsmaschine und Leistungselektronik. Als besondere Herausforderung zeigte sich hierbei die Simulation geschlossener Kühlkreisläufe mit inkompressiblem Kühlmedium sowie die Umsetzung eines möglichst generalisierten Modellaufbaus für die implementierten Teilmodelle. Im Rahmen dieses Beitrags sollen sowohl die Modellierungsansätze als auch die erzielten Ergebnisse vorgestellt und diskutiert werden. / Thermal management in fuel cell electric vehicles (FCEV) poses a complex challenge. Especially for thermal optimisations with complex interconnections, as it is already state of the art in battery electric vehicles. Within the research project HZwo:InTherm different approaches for the simulation of thermal management systems of FCEV have been under investigation, in both Matlab/Simulink as well as in KULI. Focus was the stable interaction of the subsystems fuel cell, hybrid battery, tank system, heat pump, passenger cabin as well as traction motors and inverters. A particular challenge is the simulation of a closed coolant loop with incompressible coolant liquid and its model realization with generalized model structures for the different parts of the model. This article presents both the modelling approach as well as the simulation results.