System simulation

Emerson develops components and systems for supermarket refrigeration. Due to its environmental benefits CO2 as refrigerant is becoming more and more important in this sector. But compared to traditional refrigerants the thermodynamic properties of CO2 are totally different (high pressures and low critical temperature). Designing efficient CO2 cycles is challenging and there are many different cycle concepts proposed. Together with Emerson experts we have developed simulation models for a number of different concepts and run a simulation study to compare the seasonal efficiency of these cycles.

Vaillant hat in der Entwicklung von Wärmepumpenreglern eine umfassende Teststrategie etabliert. Bevor die Regler im Labor an reale Wärmepumpen angeschlossen werden, werden sie an virtuelle Wärmepumpen angeschlossen, die auf einer speziellen Echtzeit-Simulationshardware und -software von dSPACE laufen. Entscheidend für diese sogenannten Hardware-in-the-Loop (HiL)-Tests sind Simulationsmodelle der Wärmepumpen. Wir haben diese Modelle für Vaillant mit unserer Modelica-Bibliothek TIL entwickelt und eine zuverlässige Werkzeugkette aufgebaut, um diese Modelle auf die dSPACE-Plattform zu exportieren. Die Modelle beinhalten ein vollständiges dynamisches physikalisches Modell des Kältekreislaufs. Es kann die Umschaltung der Kältemittelflussrichtung, die durch unterschiedliche Modi für Abtauung, Heizung und Kühlung verursacht wird, verarbeiten. Vaillant erkennt nun Probleme im Regelungscode viel früher und spart mit diesen virtuellen Tests eine beträchtliche Menge an teuren Laborversuchen.

Gemeinsam mit Volkswagen haben wir Simulationsmodelle für Batterie-Thermomanagementsysteme entwickelt. Die Geometrie der Kühlplatten und ihre Strömungsmuster werden durch Diskretisierung mit finiten Volumina berücksichtigt. Im Vergleich zu detaillierten CFD-Simulationen ist die räumliche Auflösung deutlich geringer, aber immer noch hoch genug, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Dieser Ansatz reduziert die Berechnungszeit drastisch und ermöglicht die Verwendung von numerischen Optimierungsalgorithmen oder groß angelegte Simulationsstudien. Kühlsysteme können mit weniger Druckverlust und erhöhter Energieeffizienz ausgelegt werden.