Masterarbeit Simulation gekoppelter Schädigungsmechanismen infolge des Thermal Runaway in Lithium-Ionen-Batterien
Der verstärkte Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in zukünftigen Elektrofahrzeugen erfordert gezielte Untersuchungen der Systemsicherheit unter Berücksichtigung steigender Energiedichten und Leistungsanforderungen. Insbesondere das thermische Durchgehen einzelner Batteriezellen stellt ein sicherheitskritisches Szenario dar, bei dem ein hochenergetischer Gas-Partikel-Strom freigesetzt wird. Dieser ist durch stark transiente thermische, mechanische und abrasive Belastungen gekennzeichnet und kann zu einer erheblichen Schädigung angrenzender Komponenten bis hin zum strukturellen Versagen führen. Ziel des Projekts ist die numerische Abbildung der materialseitigen Schädigung infolge eines beim Thermal Runaway von Lithium-Ionen-Zellen entstehenden Gas-Partikel-Stroms. Hierzu wird ein dreidimensionales, gekoppeltes Simulationsmodell weiterentwickelt, das die Wechselwirkungen zwischen Mehrphasenströmung und Festkörpermaterial sowie die daraus resultierenden Schädigungs- und Versagensmechanismen beschreibt. In einem ersten Schritt erfolgt eine systematische Literaturrecherche zu bestehenden Methoden der gekoppelten Schädigungsmodellierung, insbesondere im Kontext thermo-mechanischer und abrasiver Belastungen. Der Fokus liegt auf der Modellierung der überlagerten Schädigungsmechanismen, die zur Materialschädigung, -abtrag und -versagen beitragen. Die Validierung der Simulationsergebnisse erfolgt anhand experimenteller Ersatzversuche, um die Prognosefähigkeit des Modells zu bewerten. Abschließend werden die Anwendbarkeit der eingesetzten Modelle sowie deren Weiterentwicklungspotenziale im Hinblick auf zukünftige sicherheitsrelevante Auslegungsfragen untersucht.
- Kennziffer: J000021171
- Einstiegsart: Abschlussarbeit
- Einsatzort: Weissach
- Gesellschaft: Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG
AufgabenAufgaben
- Durchführung einer systematischen Literaturrecherche zu bestehenden experimentellen, analytischen und simulativen Verfahren zur Bewertung von Brandschutzmaterialien im Kontext von Thermal Runaway
- Identifikation und Ableitung charakteristischer Parameter zur Bewertung des Materialversagens unter Thermal-Runaway-Bedingungen
- Auswertung und Analyse von Versuchsdaten aus Experiment und Simulation zur Modellvalidierung
- Kritische Bewertung der Anwendbarkeit des entwickelten Ansatzes sowie Ableitung von Weiterentwicklungspotenzialen
AnforderungenAnforderungen
Studiengänge:
- Maschinenbau
- Fahrzeugtechnik
Studienschwerpunkte:
- Batterietechnik
- Softwareentwicklung
- Programmierung
Fachkenntnisse:
- Verständnis der Prinzipien der Batterieentwicklung
- Erste Erfahrung in der Automobilindustrie (z.B. durch Praktika) wünschenswert
IT-Kenntnisse:
- Sicherer Umgang mit MS Office
- Idealerweise fundierte Kenntnisse in Python
- Simulationstools (z.B StarCCM+ oder LS-Dyna)
Sonstiges / Soft Skills:
- Hohe Eigeninitiative
- ausgeprägte analytische Fähigkeiten
- strukturierte Arbeitsweise
- Teamfähigkeit
- Zielorientierung
UnternehmensprofilUnternehmensprofil
„Am Anfang schaute ich mich um, konnte aber den Wagen, von dem ich träumte, nicht finden. Also beschloss ich, ihn mir selbst zu bauen.“
Dieser Satz von Ferry Porsche bringt alles auf den Punkt, was Porsche ausmacht. Als Marke, als Unternehmen, als Automobilhersteller, als Arbeitgeber. Die „Idee Porsche“ hat so einzigartige Sportwagen wie den Porsche 356 oder den 911 hervorgebracht. Durch die Kombination von Tradition und Innovation mit den Porsche typischen, manchmal etwas unkonventionellen Denkweisen unserer Mitarbeiter, lassen wir automobile Träume wahr werden und haben so immer das „Etwas-mehr“ im Blick. Porsche ist allerdings viel mehr als "nur" ein exklusiver Sportwagenhersteller. Denn auch als Arbeitgeber hat Porsche viel zu bieten: vielfältige Einstiegs- und Karrieremöglichkeiten, Maßnahmen zur Vereinbarkeit von Beruf und Familie sowie flexible Arbeitszeitmodelle.
Exklusive Einblicke hinter die KulissenExklusive Einblicke hinter die Kulissen
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