Aktuelle Vorträge

Master-Thesis

 

Kurzfassung

Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde eine präzise Zellhalterung für großformatige Pouchzellen entwickelt, die sowohl eine mechanisch stabile Fixierung als auch eine zuverlässige elektrische Kontaktierung für Zelltests ermöglicht. Ziel war die Konstruktion einer Halterungsstruktur, die eine definierte und gleichmäßige Verpressung der Zelle gewährleistet und gleichzeitig eine niederohmige Verbindung zwischen Prüfling und Messsystem realisiert. Besonderes Augenmerk lag auf der galvanischen Trennung von Last- und Messleitungen, um parasitäre Einflüsse zu minimieren und die Messgenauigkeit wesentlich zu erhöhen. Die gesamte Halterung wurde elektrisch isoliert ausgeführt, um einen sicheren Betrieb in elektrisch leitfähigen Umgebungen, insbesondere in Klimakammern, sicherzustellen. Der Anpressdruck auf die Zelle wird über eine externe Presse erzeugt und mithilfe einer eigens entwickelten NTC-Platine kontinuierlich überwacht. Darüber hinaus ermöglicht das System die Integration zusätzlicher Sensorik zur Erfassung des Innendrucks, der mechanischen Verformung mittels LVDT-Sensoren sowie der Temperaturverteilung. Damit wird ein umfassendes Monitoring der Zellbelastung und eine präzise Analyse des elektromechanischen Verhaltens der Pouchzellen gewährleistet.

Master-Thesis

 

Kurzfassung

Die präzise Modellierung von Lithium-Ionen-Batteriesystemen ist eine zentrale Voraussetzung für die Entwicklung leistungsfähiger Batteriemanagementsysteme (BMS) in Elektrofahrzeugen und stationären Speichern. Diese Masterarbeit entwickelt, parametriert und validiert ein echtzeitfähiges 3RC-Thevenin-Modell für ein 12s2p Lithium-Ionen-Batteriemodul. Das Modell basiert auf einer elektrischen Ersatzschaltung mit drei RC-Gliedern, welche elektrochemische Polarisationsprozesse auf unterschiedlichen Zeitskalen abbilden.

Die Parametrierung erfolgt mithilfe der Methode der kleinsten Quadrate anhand schrittweiser Entlademessungen bei vier Temperaturen (0°C, 10°C, 25°C, 40°C) und einer Entladerate von ⅓ C. Open-Circuit-Voltage (OCV) und RC-Parameter werden aus Relaxationsphasen extrahiert und in temperatur- und SOC-abhängigen Lookup-Tabellen gespeichert. Die Validierung zeigt eine hohe Modellgüte (RMSE = 30,7 mV, MRE = 0,04%) und bestätigt die Generalisierungsfähigkeit durch Tests mit ½ C-Entladung und einem WLTP-Lastprofil (MRE = 0,11%, max. Fehler = 0,49%).

Durch Skalierung auf Zellebene wird ein 12-Zellen-Modell abgeleitet, das individuelle Zellspannungen präzise reproduziert (RMSE = 26,8 mV, MRE = 0,03%) und die Erkennung fehlerhafter Zellen ermöglicht. Damit bietet das entwickelte Modell einen ausgezeichneten Kompromiss zwischen Genauigkeit und Rechenaufwand und eignet sich für modellbasierte SOC-Schätzungen sowie die Analyse inhomogener Batteriesysteme.