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Anzeigesprache

Thermodynamiksimulation von Fahrzeugantrieben

6

Deutsch

#50614 / #8

Seit SoSe 2021

Fakultät V

CAR-B 1

Institut für Land- und Seeverkehr

35332500 FG Integrierte Modellierung energieeffizienter Fahrzeugantriebsstränge

Biet, Clemens

Krebs, Sören

clemens.biet@tu-berlin.de

POS-Nummer PORD-Nummer Modultitel
2345192 34988 Thermodynamiksimulation in der Motorentechnik
2350165 43000 Thermodynamiksimulation von Fahrzeugantrieben

Lernergebnisse

Bei der Entwicklung und Optimierung von Antriebskomponenten stellt die Simulation ein unentbehrliches Werkzeug dar. Mithilfe der Simulation kann eine sichere Bewertung von Konzepten in frühen Phasen der Produktentwicklung erfolgen, sodass Fehlentwicklungen frühzeitig erkannt werden. Für Optimierungsaufgaben kann am Modell der Einfluss verschiedener Parameter untersucht werden und damit Zeit am Versuchsstand verkürzt, wenn auch nicht ersetzt werden. Die Übung dient zur Vertiefung der in der Vorlesung erworbenen Kenntnisse. Ziel ist es, mithilfe eines Modells eines modernen Verbrennungsmotors, innermotorische, thermodynamische Vorgänge näher zu untersuchen. Dazu muss unter einer geeigneten Modellumgebung (Matlab/Simulink®) ein Zylindermodell erstellt, korrekt bedatet und getestet werden. Es wird ebenfalls ein Modell eines brennstoffzellenbasierten Antriebs erstellt und untersucht. Anschließend werden auf Basis eines Fahrzeugmodells der Verbrennungsmotor und die Brennstoffzelle vergleichend gegenübergestellt. Zu Beginn des Semesters wird eine kurze Einführung in Matlab/Simulink® durchgeführt. Die Studierenden verfügen nach erfolgreichem Bestehen des Moduls über folgende Kenntnisse: - Füll- und Entleermethode innerhalb der Antriebsstrangsimulation - Thermodynamisches Wissen über die reale Arbeitsprozessrechnung von Verbrennungsmotoren. - Modellierungsansätze der Phänomene Wärmeübergang, Brennverlauf und Ladungswechsel - Modellierung von Verbrennungsmotoren mit alternativen Kraftstoffen (z.B. CNG oder H2) - Thermodynamische Druckverlaufsanalyse - Wissen über die Funktion und die Modellierung der Brennstoffzelle - Thermodynamisches Wissen zur Aufladung und dem Zusammenspiel von Aufladegruppe und Verbrennungsmotor sowie Brennstoffzelle - Grundlagen der Modellierung der Batterie und verschiedener mechanischer Fahrzeugkomponenten Fertigkeiten: - Modellieren und Simulieren mit dem Simulationswerkzeug Matlab/Simulink® - Parametrieren, Kalibrieren und Validieren von unterscheidlichen Modellen - Aufbau von Modellen für eine Antriebsstangsimulation (rein elektrisch sowie konventionell) Kompetenzen: - Umgang mit numerischen Simulationen im Zeitbereich - Befähigung zum Aufbau von Modellen technischer Systeme (Modellierung) - Wahl einer angemessenen Modellierungstiefe der einzelnen Unterkompontenen für unterschiedliche Problemstellungen - Fähigkeiten zur Analyse thermodynamischer innermotorischer Zusammenhänge

Lehrinhalte

Die Lehrinhalte von Vorlsung und Übung sind eng miteinandere verknüpft, sodass die vermittelten Inhalte zeitnah angewendet und gefestigt werden. Folgende Themen werden im laufe des Semesters behandelt: - Numerische Grundlagen - Thermodynamische Grundgleichungen - Modellierung eines Gaswechselleitungssystems mit der Füll- und Entleermethode - Modellierung einer Brennstoffzelle (inkl. Elektromotor & Batterie) - Modellierung eines Verbrennungsmotors - Modellierung eines Turboladers - Zusammenwirken von Motor bzw. Brennstoffzelle und Turboladerlader - Gesamtsystem Antriebsstrang Sofern möglich wird im Rahmen der Vorlesung eine Prüffeldbesichtigung im CAR-B durchgeführt, um die Verbindung von den erlernten Simulationsmethoden und experimentellen Methoden herzustellen.

Modulbestandteile

Pflichtteil:

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

Lehrveranstaltungen Art Nummer Turnus Sprache SWS VZ
Thermodynamiksimulation von Fahrzeugantrieben IV 3533 L 747 SS Deutsch 4

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Thermodynamiksimulation von Fahrzeugantrieben (IV):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Hausaufgaben 15.0 6.0h 90.0h
Präsenzzeit 15.0 4.0h 60.0h
Vorbereitung des Testats / der mdl. Rücksprache 1.0 30.0h 30.0h
180.0h(~6 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesungen: - Frontalunterricht zur Vermittlung von physikalisch-technischem Wissen zum Verbrennungsmotor und zur Brennstoffzelle, insbesondere der Modellierung der internen Prozesse Übungen: - Festigung , Vertiefung und Anwendung des Vorlesungsstoffs durch Arbeiten am Rechner Hausaufgaben: - Teilaspekte des Gesamtmodells werden modelliert und dokumentiert - als Einzel- und Gruppenarbeit

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

obligatorisch: Kenntnisse im Bereich der Thermodynamik und Strömungslehre Modul "Verbrennungsmotoren 1" oder vergleichbar wünschenswert: Kenntnisse im Bereich der numerischen Mathematik

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Keine Angabe

Abschluss des Moduls

Benotung

benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache

Deutsch

Prüfungselemente

Name Punkte Kategorie Dauer/Umfang
Hausaufgaben 45 schriftlich Keine Angabe
Testat / mdl. Rücksprache 55 flexibel 45min

Notenschlüssel

Dieses Prüfung verwendet einen eigenen Notenschlüssel (siehe Prüfungsformbeschreibung).

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Im Modul können insgesamt bis zu 100 Portfoliopunkte erreicht werden. Die Umrechnung in Noten erfolgt nach der folgenden Tabelle: Mehr oder gleich 95 1,0 Mehr oder gleich 90 1,3 Mehr oder gleich 85 1,7 Mehr oder gleich 80 2,0 Mehr oder gleich 75 2,3 Mehr oder gleich 70 2,7 Mehr oder gleich 65 3,0 Mehr oder gleich 60 3,3 Mehr oder gleich 55 3,7 Mehr oder gleich 50 4,0 Weniger als 50 5,0

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Die Anmeldung in Qispos oder beim Prüfungsamt erfolgt gemäß den Regelungen der jeweils gültigen Prüfungsordnung.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar
Zusätzliche Informationen:
Es gibt (noch) kein ausgearbeitetes Skript, aber die Vorlesungsfolien werden in ISIS hochgeladen.

Literatur

Empfohlene Literatur
Keine empfohlene Literatur angegeben.

Zugeordnete Studiengänge

Diese Modulversion wird auf folgenden Modullisten verwendet (alte Studiengangsabbildung):

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Sonstiges

Keine Angabe