Nach mechanischer, thermischer oder elektrischer Überbeanspruchung kann eine Batterie thermisch durchgehen (engl.: Thermal Runaway). Hierbei durchläuft eine Batteriezelle eine Reihe von exothermen Reaktionen, die einen unkontrollierten Temperaturanstieg verursachen. Die dabei entstehende Wärme kann zur Brandgefahr und sogar zur Explosion führen. Aus diesem Grund schreibt die globale Sicherheitsnorm GTR 20 einen thermischen Ausbreitungstest für Batteriesätze in Elektrofahrzeugen vor, um sicherzustellen, dass nach dem thermischen Durchgehen einer Zelle in einem Batteriesatz mindestens fünf Minuten verbleiben, bevor ein Brand entsteht.
Ziel dieser Masterarbeit ist es, die Thermal Runaway Simulation zu verbessern, genauer gesagt einen neuen Ansatz für die Erstellung der Wärmefreisetzungsfunktion einer Batteriezelle während dem Thermal Runaway zu entwickeln. Ein in der Masterarbeit entstandenes Skript erkennt automatisch charakteristische Punkte des Thermal Runaways aus Messdaten und nutzt diese Punkte als Randbedingungen für eine verallgemeinerte Funktion aus drei Segmenten, den Polyfit.
Zur Validierung des Modells wird die neu generierte Wärmefreisetzungsfunktion anschließend für eine 3D-Simulation für drei Pouch-Zellen und drei prismatische Zellen aus der Messreihe verwendet. Die Simulationsergebnisse wurden daraufhin ausgewertet und mit den Messdaten verglichen. Die Temperaturprofile der Simulationsergebnisse stimmen gut mit den zugehörigen Sensorsignalen überein. Besonders in der Zeitspanne der größten Energiefreisetzung, dem Fast-Thermal Runaway, auf dem der Fokus dieser Masterarbeit gelegt wurde, sind die Ergebnisse vielversprechend.
Das neue Modell ermöglicht eine schnelle Erzeugung einer verallgemeinerten Wärmerfreisetzungsfunktion für eine Batteriezelle auf Basis von Messdaten. Mit dem Skript wurde ein automatisierter und objektivierter Arbeitsablauf entwickelt, der auf jeden Zelltyp anwendbar ist. Es kann das Aufsetzen einer Thermal Runaway-Simulation unterstützen und ermöglicht zusätzlich die Anpassung der Wärmefreisetzungsfunktion bei Bedarf.