Zustandserkennung von LiFePO 4 -Batterien für Hybrid- und Elektrofahrzeuge:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2011
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| Schriftenreihe: | Aachener Beiträge des ISEA
54 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION UND ZIEL 1
1.2 EINFUEHRUNG IN DIE ARBEIT 2
2 LITHIUM-IONEN-SEKUNDAERBATTERIEN 5
2.1 LITHIUM-IONEN-AKKUMULATOREN UND DEREN ANWENDUNG 5
2.2 FUNKTIONSWEISE UND AUFBAU 7
2.3 UEBERBLICK ZUR TECHNOLOGIEENTWICKLUNG 10
2.4 LITHIUM-IONEN-BATTERIEN MIT LIFEPO4-BASIERTER KATHODE 13
3 BATTERIESPEICHERSY STEME 15
3.1 ANWENDUNGSFAELLE UND ANFORDERUNGEN 15
3.2 ARCHITEKTUR DES BATTERIESYSTEMS 18
3.2.1 DIMENSIONIERUNG 18
3.2.2 VERSCHALTUNG 19
3.2.3 BATTERIE-ELEKTRONIK 22
3.2.4 BATTERIELADEVORRICHTUNGEN FUER AUTOMOBILANWENDUNGEN UND
LADEVERFAHREN 23
3.2.5 INTEGRATION 24
3.3 BATTERIEKENNWERTE UND ZUSTANDSDATEN 25
3.3.1 ZELLKENNDATEN 25
3.3.2 SYMMETRIERTER/UNSYMMETRIERTER SPEICHER 26
3.3.3 SYSTEMKENNWERTE 27
3.3.4 SOC, SOF UND SOH 27
3.3.5 BATTERIEFUNKTIONEN 29
4 BATTERIEMODELLE 31
4.1 HINTERGRUND 31
4.2 PHYSIKALISCH-CHEMISCHE BATTERIEMODELLE 31
4.2.1 TEILCHENMIGRATION DURCH DIFFUSION 32
4.2.2 MODELL DER POROESEN ELEKTRODE 33
4.2.3 ZWEI-PHASENTRANSFORMATION, SHRINKING-CORE-THEORIE UND ANISOTRO- PE
INTERKALATION 35
4.3 ELEKTRISCHE BATTERIEMODELLE 39
4.3.1 THEVENIN ERSATZSCHALTBILD 39
4.3.2 CONSTANT PHASE ELEMENT, ZARC, WARBURG-IMPEDANZ 40
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1010144839
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
4.4 ELEKTRISCH-THERMISCH GEKOPPELTE, AUFGELOESTE BATTERIEMODELLE 41
ZELLCHARAKTERISIERUNG UND MODELLIERUNG 45
5.1 UNTERSUCHTE ZELLEN UND VERWENDETES MESSEQUIPMENT 45
5.2 RUHESPANNUNGSEIGENSCHAFTEN 46
5.2.1 RUHESPANNUNG UND ABKLINGVERHALTEN 46
5.2.2 OCV-HYSTERESE 50
5.2.3 HYSTERESEMODELL DER IONENVERAMTEN POREN 53
5.3 BATTERIEVERHALTEN BEI ELEKTRISCHER BELASTUNG 60
5.3.1 KLEINSIGNALVERHALTEN 60
5.3.2 ELEKTRISCHE LEISTUNGSCHARAKTERISTIK 62
5.3.3 LADE-/ENTLADECHARAKTERISTIK 66
5.3.4 LADEVORGESCHICHTE ABHAENGIGE LEISTUNGSFAEHIGKEIT UND NUTZBARE KA-
PAZITAET 71
5.3.5 VANISHING PHASE EFFECT 76
5.4 ALTERUNG VON LITHIUM-IONEN-ZELLEN 78
5.4.1 ALTERUNGSEINFLUSS 79
5.4.2 GRENZNUTZBARKEIT 81
5.4.3 ALTERUNGSBEDINGTE AENDERUNG DER EIGENSCHAFTEN DER LFP-P-ZELLEN 81
ADAPTION VON BATTERIEIMPEDANZ UND LEISTUNGSFAEHIGKEIT 85 6.1 MOTIVATION
85
6.2 GRUNDLAGEN 86
6.2.1 LITERATURUEBERSICHT ZU BEKANNTEN VERFAHREN FUER DIE BATTERIEIMPE-
DANZBESTIMMUNG 86
6.2.2 KONTINUIERLICHE UND ZEITDISKRETE UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 88 6.3
ITERATIVE BESTIMMUNG VON IMPEDANZPARAMETERN 91
6.3.1 REKURSIVE PARAMETERFILTERUNG - EIN MINIMALBEISPIEL 92 6.3.2
BESTIMMUNG DER ERSATZSCHALTBILDPARAMETER 94
6.3.3 SCHAETZUNG DER IMPEDANZ DER LFP-P-ZELLEN IM BETRIEB 97 6.3.4
ZELLSPEZIFISCHE IMPEDANZBESTIMMUNG 101
6.4 SELBSTLERNENDE IMPEDANZKENNFELDER 105
6.4.1 INITIALE IMPEDANZKENNFELDER 105
6.4.2 LINEARE INTERPOLATION MEHRDIMENSIONALER KENNFELDER 106 6.4.3
LOKALE ADAPTION 107
6.4.4 GLOBALE KENNFELDADAPTION 109
6.5 LEISTUNGSFAELLIGKEIT UND -VORHERSAGE 111
6.5.1 BELASTUNGSLIMITIERUNG 111
6.5.2 IMPEDANZBASIERTE LEISTUNGSVORHERSAGE 112
6.5.3 BESONDERHEIT BEI LFP-P-ZELLEN 114
6.5.4 THERMISCHE LIMITIERUNG UND RESTLADUNGSVORHALT 114
LADEZUSTANDSERKENNUNG 117
7.1 MOTIVATION 117
7.2 UEBERSICHT ZU EXPLIZITEN METHODEN ZUR LADEZUSTANDSBESTIMMUNG VON BAT-
TERIEN 118
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
7.2.1 RESTLADUNGSTEST 118
7.2.2 LADUNGSINTEGRATION 118
7.2.3 SPANNUNGSAUSWERTUNG 118
7.2.4 IMPEDANZAUSWERTUNG UND DURCHTRITTSFREQUENZ 119
7.2.5 FUZZYLOGIK-SYSTEME, EXPERTENSYSTEME UND KUENSTLICHE NEURONALE NETZE
119
7.2.6 BEWERTUNG EXPLIZITER VERFAHREN ZUR SOC-BESTIMMUNG 120 7.3
GRUNDLAGEN MODELLBASIERTER ZUSTANDSERKENNUNG 120
7.3.1 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG 120
7.3.2 GRUNDPRINZIP DER MODELLBASIERTEN ZUSTANDSERKENNUNG 121 7.3.3
ZUSTANDSBEOBACHTER 121
7.3.4 SYSTEMBEOBACHTBARKEIT UND DIE DEFINITION STRUKTURELLER BEOBACHT-
BARKEIT 122
7.4 MODELLBASIERTE LADEZUSTANDSERKENNUNG VON LI-ION-ZELLEN MIT LIFEPO 4-
BASIERTER KATHODE 122
7.4.1 UEBERSICHT ZU MODELLBASIERTEN METHODEN ZUR ZUSTANDSBESTIMMUNG FUER
LI-ION-BATTERIEN 123
7.4.2 BATTERIEMODELL DER LFP-P 124
7.4.3 GRUNDSTRUKTUR DES SOC-BEOBAEHTERS MIT DEM LFP-P-BATTERIEMODELL 128
7.4.4 VALIDIERUNGSTEST, ERGEBNISSE UND BEURTEILUNG DER GENAUIGKEIT . .
129 7.4.5 REDUZIERTE SOC-BEOBACHTUNG MIT ADAPTIVER SPANNUNGSVORFILTERUNG
132 7.5 ZELLSELEKTIVE LADEZUSTANDSBESTIMMUNG VON BATTERIESYSTEMEN 134
8 DEGRADATIONS- UND ALTERUNGSERKENNUNG 139
8.1 LEISTUNGSDEGRADATION 139
8.2 OCV-ADAPTIONSVERFAHREN UND KAPAZITAETSVERLUSTERKENNUNG 141 8.2.1
DEFINITION DER BETRIEBSKAPAZITAET 141
8.2.2 KENNLINIENADAPTION 141
8.2.3 BEREICHSADAPTION 142
8.3 STUETZENDE VERFAHREN ZUR ERFASSUNG DER BATTERIEALTERUNG 143
9 ZUSAMMENFASSUNG 145
LITERATURVERZEICHNIS 151
ANHANG 167
A.L SCHNELLLADEVERFAHREN 168
A.2 UNTERSUCHUNG DER ROBUSTHEIT DES SOC-BEOBACHTERS 171
A.3 HYSTERESEMODELL DER IONENVERARMTEN POREN - ELEKTRISCHES MODELL 175
A.4 KONVENTIONEN 178
A.5 FORMELZEICHEN 178
A.6 LISTE DER ABKUERZUNGEN 183
A.7 EINHEITEN (NICHT SI) UND KONSTANTEN 184
A.8 LEBENSLAUF 185
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| spelling | Roscher, Michael 1982- Verfasser (DE-588)143597000 aut Zustandserkennung von LiFePO 4 -Batterien für Hybrid- und Elektrofahrzeuge Michael Roscher Aachen Shaker 2011 VI, 186 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Aachener Beiträge des ISEA 54 Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010 Batteriefahrzeug (DE-588)4144126-6 gnd rswk-swf Hybridfahrzeug (DE-588)7524499-8 gnd rswk-swf Zustandsüberwachung (DE-588)4369492-5 gnd rswk-swf Lithium-Ionen-Akkumulator (DE-588)7681721-0 gnd rswk-swf Alterung (DE-588)4142063-9 gnd rswk-swf Ladekennlinie (DE-588)4355067-8 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Batteriefahrzeug (DE-588)4144126-6 s Hybridfahrzeug (DE-588)7524499-8 s Lithium-Ionen-Akkumulator (DE-588)7681721-0 s Ladekennlinie (DE-588)4355067-8 s Alterung (DE-588)4142063-9 s Zustandsüberwachung (DE-588)4369492-5 s DE-604 Aachener Beiträge des ISEA 54 (DE-604)BV005721577 54 DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=022520065&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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