Optimiertes multifunktionales bidirektionales Ladegerät für Elektrofahrzeuge:
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Stuttgart
Fraunhofer Verlag
[2017]
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VII
Inhaltsverzeichnis
Vorwort HI
Kurzfassung V
Abstract VI
Inhaltsverzeichnis VII
Formelzeichenverzeichnis X
1 Einleitung 1
2 Batterie 7
2 1 Prinzipieller Aufbau einer elektrochemischen Zelle 8
2 2 Eigenschaften einer Batteriezelle 9
221 Elektrische Ladung 9
222 Nennkapazität und tatsächliche Kapazität 9
223 Stromstärke und Normierung 10
224 Spezifische Energie und Leistung 11
225 Nennspannung 11
226 Ladefaktor und Wirkungsgrade 12
227 Ladezustand SOC 13
228 Formfaktor 13
2 3 Li-Ionen-Batterien 14
231 Funktionsprinzip 14
232 Klemmenspannungsverlauf von Li-Ionen Zellen und Kapazität 15
233 Ladeverfahren von Li-Ionen Batterien 18
2 4 Batteriesystemtechnik/Aufbau Traktionsbatterie 19
2 5 Batteriemodellierung 21
251 Leerlauf- und Klemmenspannungsverlauf 21
252 Batterieimpedanz und elektrisches Ersatzschaltbild 24
6 Wechselstromverluste und Wechselspannungsgrenzen 30
VIII
Inhaltsverzeichni
3 Netzanbindung des kabelgebundenen und kabellosen Ladesystems 35
3 1 1-phasiger Netzanschluss (H4-Brücke) 35
311 Modulation 36
312 Netzdrossel 37
313 Ableitströme 38
3 2 3-phasige Netzanbindung 49
4 Multifunktionales bidirektionales Ladegerät 52
4 1 1-phasige kabelgebundene Netzanbindung 54
4 2 3-phasige kabelgebundene Netzanbindung 55
4 3 Ankopplung eines induktiven Energieübertragungssystems 56
4 4 Bidirektionale DC/DC-Wandler-Topologien 54
441 Bidirektionaler Tiefsetzsteller 55
442 Mehrphasiger bidirektionaler Tiefsetzsteller 59
443 Bidirektionaler nicht-invertierender Tief-Hochsetzsteller *71
4 5 On-Board-Systemtopologien für die bidirektionale kabellose und kabelgebundene
Netzanbindung *72
451 Konzept des multifunktionalen bidirektionalen Ladegerätes und
leistungselektronische Topologie 74
452 Kosten- und Volumenvergleich 81
5 Optimierung von Batteriestromrichtem 88
5 1 Leistungselektronische Komponenten 88
511 Leistungshalbleiter 88
512 Drosseln 93
5 2 Auslegung von bidirektionalen Ladegeräten anhand des Ladeverfahrens 99
5 3 Optimierung mittels HF-Batteriemodeli 104
531 Zusammenhang zwischen Batterie und Stromrichter 104
532 Stroranchterverluste und optimierte Auslegung mittels Hoch-Frequenz-
Ersatzschaltbild 108
Inhaltsverzeichnis_TX
5 4 Optimierung von Batteriestromrichtcm mittels Schaltfrequenznachftlhrung 112
541 Steuerverfahren 114
542 Auswirkungen der Frequenzanpassung auf die Drosseln 116
543 Versuchsaufbau zur Verifizierung der Optimierungsmöglichkeiten 119
544 Halbleiterund Systemoptimierung 126
545 Einfluss des Duty-Cycle auf die Frequenznachführung 135
546 Wirkungsgradverlauf aufgrund der Auslegung nach dem IU-Ladeverfahren 140
5 5 Effizienzsteigerung von multifunktionalen bidirektionalen Ladegeräten 141
551 3-phasige kabeigebundene Netzanbindung 143
552 1-phasige kabelgebundene Netzanbindung 144
553 Optimierung bei Anschluss eines induktiven Energieübertragungssystems 148
6 Zusammenfassung 151
7 Literaturverzeichnis 155 |
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